Темная материя: она невидима, она неуловима, она противоречива ... и она где угодно - во Вселенной, да, но особенно в мире астрофизики, где исследователи исчерпывающе пытаются раскрыть свою истинную идентичность на протяжении десятилетий.
Теперь ученые с международным экспериментом Super Cryogenic Dark Matter Search (SuperCDMS) сообщают об обнаружении частицы, которая, как считается, составляет темную материю: слабо взаимодействующей массивной частицы или WIMP. Согласно пресс-релизу из Техасского университета A & M (физик высоких энергий Рупак Махапатра является главным исследователем в эксперименте) SuperCDMS идентифицировал WIMP-подобный сигнал на уровне 3 сигм, который указывает на вероятность 99,8% фактического обнаружения - «конкретный намек», как его называют.
«В физике высоких энергий открытие утверждается только при 5 сигмах или лучше», - сказал Махапатра. «Так что это, конечно, очень интересно, но не совсем убедительно по стандартам. Нам просто нужно больше данных, чтобы быть уверенным. На данный момент мы должны жить с этим дразнящим намеком на одну из самых больших загадок нашего времени ».
Если это действительно WIMP, это будет первый раз, когда такая частица будет наблюдаться непосредственно, предоставляя больше понимания того, что такое темная материя ... или нет.
Общеизвестно, что WIMP редко взаимодействуют с нормальным веществом и поэтому их трудно обнаружить. Ученые полагают, что они время от времени отскакивают или рассеиваются, как бильярдные шары, от атомных ядер, оставляя небольшое количество энергии, которую можно отслеживать детекторами глубоко под землей, коллайдерами частиц, такими как Большой адронный коллайдер в ЦЕРНе, и даже такими приборами в космосе, как Альфа-магнитный спектрометр (АМС) установлен на Международной космической станции.
Эксперимент CDMS, расположенный в полумиле под землей на руднике Судан в северной Миннесоте и управляемый Национальной ускорительной лабораторией Ферми при Министерстве энергетики США, занимается поиском темной материи с 2003 года. В эксперименте используются очень сложные технологии детекторов и расширенный анализ методы, позволяющие криогенно охлажденным (почти абсолютная нулевая температура при -460 градусов по Фаренгейту) целям германия и кремния искать редкую отдачу частиц темной материи.
Это недавно объявленное обнаружение фактически происходит из данных, полученных на более ранней стадии эксперимента.
«Этот результат основан на данных, полученных несколько лет назад с использованием кремниевых детекторов, изготовленных в Стэнфорде, которые сейчас не функционируют», - сказал Махапатра. «Повышенный интерес к области WIMP с низкой массой побудил нас завершить анализ воздействия кремниевого детектора, который менее чувствителен, чем германий, к массам WIMP выше 15 гигаэлектронвольт [один Гэва равен миллиарду электрон-вольт], но более чувствителен для нижних масс. Анализ привел к трем событиям, и предполагаемый фон составляет 0,7 события ».
Хотя Махапатра говорит, что результат, безусловно, обнадеживает и заслуживает дальнейшего изучения, он предупреждает, что пока это не следует считать открытием.
«Мы уверены только на 99,8%, и мы хотим быть на 99,9999% уверенными», - сказал Махапатра. «В 3-сигма у вас есть что-то намек. На 4-сигме у тебя есть доказательства. На 5-сигма у вас есть открытие ».
«В медицине можно сказать, что вы лечите 99,8% случаев, и это нормально. Когда вы говорите, что сделали фундаментальное открытие в физике высоких энергий, вы не ошибетесь ».
- Доктор Рупак Махапатра, главный исследователь SuperCDMS, Техасский университет A & M
Сотрудничество продолжит исследование этого сектора WIMP с использованием действующих германиевых детекторов эксперимента SuperCDMS Soudan и рассматривает возможность использования более крупных, более совершенных 6-дюймовых кремниевых детекторов, разработанных в электротехническом департаменте Texas A & M в будущих экспериментах.
Команда подробно изложила свои результаты в статье, опубликованной в arXiv, которая в конечном итоге появится вПисьма о физическом обзоре, Махапатра также объявит результаты сегодня в 12 часов. CDT в беседе в Институте фундаментальной физики и астрономии им. Митчелла.
Источник: Техасский университет A & M
(Узнайте больше о темной материи здесь и здесь.)
