Ученые начали наблюдать, как кристаллы сверкают в 1990-х годах. Эти кристаллы сверкали больше летом, что исследователи взяли в качестве доказательства темной материи. Но эти ученые, вероятно, ошиблись, предполагают новые исследования.
У ученых есть очень веские основания полагать, что темная материя существует - что есть нечто невидимое, притягивающее все к себе со своей гравитацией, но это невидимо для наших телескопов. Но они не знают, из чего на самом деле состоит эта темная материя. У физиков есть догадки. Но исследователи никогда не обнаружили прямых доказательств того, что какая-то конкретная догадка верна, за одним возможным исключением: единственный детектор в Италии сверкнул больше зимой, чем летом, намекая на то, что конкретная модель темной материи была правильной. Но теперь, новый эксперимент, пытающийся повторить этот годовой цикл искривления, не дал значительных результатов, свидетельствующих о том, что доказательства темной материи итальянского детектора, вероятно, неверны.
Вот предложение: одна популярная теория темной материи утверждает, что вещество состоит из частиц, называемых «слабо взаимодействующими массивными частицами» или «WIMPS». Эти WIMP будут тяжелыми частицами, не описанными в Стандартной модели физики, хотя они, вероятно, будут суперсимметричными партнерами частиц Стандартной модели. WIMP использовали бы свою гравитацию, чтобы тащить другие частицы, редко взаимодействуя с ними в противном случае.
Основываясь на том, как темная материя воздействует на светоизлучающую материю во вселенной, исследователи считают, что вещество имеет тенденцию группироваться в галактиках, удерживая их вместе. Это означает, что если темная материя состоит из WIMP, то больше их должно ударить по Земле в июне, когда наша планета устремится к гало темной материи Млечного Пути, чем в декабре, когда наша планета устремляется из этого региона. К счастью для команды WIMP Один эксперимент, похоже, подтвердил эту гипотезу.
В подземном месте в Италии фотонные детекторы смотрят на кристаллы йодида натрия весь день и ночь в темноте в поисках следов света. Эти кристаллы сверкают, когда они взаимодействуют с другими частицами, и в этом захороненном месте, называемом экспериментом DAMA / NaI, WIMP будут среди других частиц вокруг. Уже в апреле 1998 года, всего через три года после начала эксперимента DAMA / NaI, Исследователи сообщили в журнале Physics Letters B, что кристаллы светятся больше летом, чем зимой. Это было именно то, что исследователи ожидали увидеть, если темная материя действительно состоит из WIMP. Еще в 2017 году исследователи, изучающие данные эксперимента DAMA / NaI 1995-2002 годов и модернизированного эксперимента DAMA / LIBRA, который начался в 2003 году, сообщили о ежегодном сдвиге в поведении кристаллов.
Но эти результаты не очень хорошо проявились в попытках репликации.
Детектор Xenon100, также в Италии, также охотился за WIMP - хотя он делал это, глядя на ксенон, а не йодид натрия, в темной камере. К 2010 году стало ясно, что XENON100 не сможет определить годовой сигнал DAMA. Другой, более крупный поиск ксенона, этот в Китае, не дал результатов в начале этого года. Тем не менее, еще один эксперимент - названный CoGeNT, базирующийся в Миннесоте и основанный на одном кусочке германия, - похоже, повторил годовой сигнал DAMA.
Последние новости, однако, не годятся для DAMA. В среду (5 декабря) исследователи детектора Cosine-100 в Южной Корее опубликовали в журнале Nature статью, в которой сообщалось, что они не видели ежегодного сдвига в своем новом, более интересном детекторе. Это большое дело, потому что датчики света Cosine-100 наблюдают за подземными порциями йодида натрия, как и DAMA. Так что, если DAMA нашел реальный результат, он должен появиться и в Cosine-100.
«Результаты этого поиска значительны, потому что впервые у нас появились крупные кристаллические детекторы иодида натрия с достаточной чувствительностью. В течение 20 лет потенциально значимое утверждение не воспроизводилось с использованием тех же кристаллов независимо друг от друга», - Хен Су Ли, пресс-секретарь Cosine-100, сказал в своем заявлении.
Исследователи до сих пор не знают, что послужило причиной годового сигнала или почему оно появилось в DAMA, а не в Cosine-100. Но корейская команда сказала, что надеется, что предстоящее обновление детектора позволит получить более качественные данные, чтобы помочь разгадать тайну темной материи и сигнал DAMA.
