Новое исследование приблизило ученых к поиску темной материи, из которой состоит 85% Вселенной
Речь идет о трех кристаллах, которые уже можно производить существующими промышленными методами.
Полина ТихоноваАвтор Hi-Tech Mail
Международная команда с участием физиков Еврейского университета в Иерусалиме, Института физики Хорватии и Университета Л'Акуилы нашла три материала, способных значительно повысить чувствительность детекторов темной материи. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.
Ученые с помощью квантово-механического моделирования из первых принципов рассчитали, как разные кристаллы реагируют на взаимодействие с легкими частицами темной материи. Лучшими кандидатами оказались диселенид титана, рутенат стронция и алмаз с примесью дырочной проводимости.
Расчеты показали, что детекторы на основе диселенида титана способны повысить чувствительность на два-три порядка по сравнению с материалами, которые сейчас считаются эталонными. У диселенида титана и рутената стронция вдобавок есть направленная чувствительность: сигнал предсказуемо меняется в течение суток из-за вращения Земли, а значит, отклик от темной материи проще отличить от фонового шума.
«Темная материя остается одной из главных загадок физики, и, чтобы разгадать ее природу, нужно переосмыслить не только частицы, которые мы ищем, но и материалы, которыми мы их ищем», — отметили авторы работы.
Действующие детекторы вроде LZ в США уже неплохо ловят относительно тяжелые частицы темной материи: детектор содержит семь тонн жидкого ксенона и способен засечь сигналы, в 50 с лишним раз более слабые, чем улавливали установки предыдущего поколения.
Но у легких частиц темной материи взаимодействие с обычным веществом настолько слабое, что на пределе чувствительности такие детекторы начинают путать искомый сигнал с фоновыми столкновениями солнечных нейтрино — этот эффект физики называют нейтринным туманом. Именно поэтому для легкой темной материи нужны принципиально другие материалы-детекторы, а не просто более крупные версии существующих установок.
Темная материя составляет около 85% всей материи во Вселенной, но до сих пор не обнаружена напрямую: она не излучает, не поглощает и не отражает свет. Все три предложенных материала можно синтезировать уже существующими методами производства, а значит, переход от теории к реальным экспериментам может занять не так много времени.
Пока работа носит теоретический характер. Авторы рассчитали свойства материалов на компьютере, а не построили действующий детектор, но по расчетам получится определить, какой материал вообще имеет смысл пытаться вырастить и испытать в лаборатории.
Ранее мы писали о том, что физики, вероятно, все-таки поймали сигнал от темной материи.
космосПоделиться
