Читайте AstroNews в Яндекс.ДзенТрудно найти чёрную кошку в темной комнате. Особенно, когда её там нет.
1236
7
Поиск усиленной космическими лучами sub-GeV темной материи с помощью данных эксперимента PandaX-II
Физики всего мира продолжают поиски темной материи - неуловимого типа материи, которая не поглощает, не отражает и не излучает свет и, как считается, составляет большую часть материи во Вселенной. Этот тип - sub-GeV (суб-ГэВ), с массой частиц менее ГэВ (гигаэлектронвольт).
Участники PandaX-II, большая группа исследователей, работающих в различных институтах и университетах Китая, недавно провела поиск темной материи, усиленной космическими лучами, используя данные, собранные детектором PandaX-II, расположенном в Китайской подземной лаборатории имени Цзиньпина. Их результаты, опубликованные в журнале Physical Review Letters (PRL), расширяют зондируемое пространство параметров темной материи до масс от 0,1 МэВ до ГэВ.
«Легкая темная материя, с массой меньше массы протона, обычно не исследовалась прямым детектированием, поскольку она не может произвести достаточно большую ядерную отдачу, чтобы превысить порог детектора», - сообщили исследователи. «К счастью, легкие частицы темной материи в космосе могут быть разогнаны космическими лучами до релятивистской скорости. Это позволяет им преодолеть порог прямого обнаружения, на что впервые указали исследователи Торстен Брингманн и Максим Поспелов».
В своем последнем исследовании объединение PandaX-II, в частности, рассматривала сигнал суточной модуляции темной материи, который «усиливается» космическими лучами. Для этого они проанализировали данные, собранные детектором PandaX-II в ходе последнего испытания.
Их анализ основывался на одной из предыдущих феноменологических работ, опубликованной в начале 2021 года в PRL. В этой работе команда впервые заметила, что темная материя, усиленная космическими лучами и исходящая в основном из ядра нашей галактики, имеет уникальную сигнатуру модуляции.
«Темная материя проходит определенное расстояние внутри Земли, прежде чем достичь детектора, это расстояние резко варьируется от 2 км до 13000 км, в зависимости от вращения Земли», - сказали исследователи. «Чем больше расстояние, тем сильнее эффект затухания».
Основываясь на своих наблюдениях, сотрудники PandaX-II поняли, что сочетание расстояния, которое темная материя проходит внутри Земли, и эффекта затухания приводит к уникальной суточной модуляции. В своем новом исследовании они задались целью экспериментально найти эту суточную модуляцию, анализируя реальные данные, собранные в ходе эксперимента PandaX-II.
«Мы использовали данные, объём которых, в общей сложности, составляет 100 тонн за день, собранные в ходе эксперимента с PandaX-II в Китайской подземной лаборатории Цзиньпин», - пояснили исследователи. «В дополнение к уникальному звездному времени мы также рассмотрели характерное распределение энергии высокой отдачи событий. Эти две отличительные особенности используются для подавления фона и улучшения чувствительности сигнала».
Сначала команда провела ряд теоретических расчетов. В частности, они тщательно рассмотрели распределение темной материи и космических лучей в нашей галактике, используя ряд теоретических моделей.
«Мы смоделировали распространение темной материи в Земле, используя полный метод симуляции Монте-Карло, включая подробный профиль горы Цзиньпин», - говорится в сообщении объединения PandaX-II. «Чтобы избежать систематической неопределенности, связанной с некогерентным и неупругим рассеиванием через Землю, мы установили энергетическую отсечку на уровне 200 МэВ, что привело к стабильному и надежному исключению».
Последние исследования, проведенные группой учёных, могут внести значительный вклад в поиск sub-GeV темной материи. Фактически, их результаты значительно расширяют пространство параметров для темной материи от 0,1 МэВ до ГэВ, охватывая важнейший тип взаимодействий темной материи с нуклонами, который ранее был недоступен для астрофизических и космологических исследований.
Используя ту же экспериментальную установку и наборы данных, которые применялись в предыдущих экспериментах, команде удалось получить дополнительные сведения, что в конечном итоге расширило «территорию» изучения для обнаружение темной материи. В настоящее время PandaX проводит новый эксперимент, известный как PandaX-4T. Команда планирует провести дальнейший анализ вновь собранных данных.
«Ожидается, что этот новый эксперимент улучшит экспозицию более чем на порядок и значительно уменьшит фон», - добавили исследователи. «В наших будущих исследованиях мы будем использовать новые данные для углублённого изучения чувствительности к свету темной материи с помощью механизма усиления космического излучения. Мы также будем активно искать уникальные каналы для максимального использования наших данных для поиска явлений новой физики в целом.»
(Добавил: ProW)
к последнему комментарию
Трудно найти чёрную кошку в темной комнате. Особенно, когда её там нет.
Искать-то всё равно надо, пока не исчерпается весь диапазон возможных предположений, иначе эта кошка так и останется котом Шредингера :-))
...пока не исчерпаются деньги на исследования. Можно ведь и чем-нибудь толковым заниматься.
Стефан Функ из Национальной ускорительной лаборатории SLAC подверг сомнению целесообразность проведения множества экспериментов по прямому обнаружению темной материи в разных странах, комментируя, что «тратить все наши деньги на различные эксперименты по прямому обнаружению ТМ не стоит». (Стёб).
Обсуждая вопрос об отсутствии признаков цивилизаций во Вселенной, тут был задан вопрос, мол как высоко развитая цивилизация при таком прогрессе технологий может погибнуть. А вот так - все ресурсы можно растратить на пустые и дорого стоящие по ресурсам проекты.
К5 Я сначала было подумал, мол насколько высоко должна быть развита цивилизация чтобы погибнуть.
Так и есть. Цивилизация развивается настолько, что целеполагание основывается на абстрактных идеях. Причем настолько абстрактных, что теряется смысл. Ну, и в свете последних десятилетий, существенная и повсеместная подмена понятий приводит просто к краху логики и, поэтому, потере разумности.
