Експериментът LUX ZEPLIN (LZ) за тъмна материя е мащабно изследователско сътрудничество, в което участват над 200 учени и инженери от 40 институции в цял свят. Основната му цел е да търси слабо взаимодействащи масивни частици (WIMP), анализирайки данните, събрани от детектора LZ, разположен в подземното изследователско съоръжение Санфорд в Южна Дакота.
Сътрудничеството LZ наскоро публикува резултатите от първата експериментална серия на експеримента с тъмна материя LZ. Тези резултати, публикувани във Physical Review Letters, поставят нови ограничения върху взаимодействията между тъмната материя и други частици, които могат да послужат за бъдещи търсения на слабо взаимодействащи кандидати за тъмна материя.
"Няма причина да смятаме, че тъмната материя ще взаимодейства с обикновената материя по най-простия начин, така че е важно да се разгледат по-сложни взаимодействия", заявява пред Phys.org Сам Ериксен (Sam Eriksen), съавтор на статията.
"Съществуват пет много добре физически мотивирани взаимодействия, които тествахме в тази работа. Например, доказателство за едно от тези взаимодействия може да покаже, че WIMP се състои от множество заредени частици, а не от една частица."
Детекторът LZ съдържа 7 тона течен ксенон - плътната течна фаза на благородния газ, който се среща в земната атмосфера. Когато частица взаимодейства с този течен ксенон, тя предизвиква светлинна емисия - явление, което екипът използва за търсене на слабо взаимодействаща тъмна материя.
"Въпреки че това е много чисто търсене на редки събития със само няколко събития на ден в детектора, което прави това най-радиоактивния обем от пространството на Земята за ядрени отскоци, ние все още търсим нещо, което очакваме само няколко пъти годишно", коментира Майкъл Уилямс (Michael Williams), съавтор на статията. "Използваме статистически анализ, за да отделим взаимодействията с тъмната материя от тези взаимодействия с обикновената материя."
Границата на двойствената здравина на взаимодействието WIMP-нуклеон като функция на масата на WIMP при 90% доверителна граница (черна линия). Резултатите от PandaX-II (синьо) са показани за справка. Можем да мислим за "d" като за силата на този конкретен тип взаимодействие. Кредит: LZ Collaboration
Колаборацията LZ анализира сигналите, събрани от детектора LZ в подземната изследователска инсталация в Санфорд, с цел да разграничи тези, които са резултат от нещо, отскочило от ядро, от тези, свързани с частица, която избива електрон от ксенонов атом. Разликата между тези два вида следи е едва доловима, но детекторът е проектиран да я открива.
"Въпреки че първото ни търсене не доведе до сигнали за тъмна материя, то ограничи свойствата на тъмната материя, което от своя страна позволява да се усъвършенстват теориите за тъмната материя", коментира Уилямс. "Много от сигналите, които търсихме в рамките на тази работа, не са били търсени преди."
Резултатите от първия научен цикъл на експеримента LZ скоро също могат да помогнат за усъвършенстване на теориите за тъмната материя. По-конкретно, те биха могли да позволят на физиците теоретици да моделират по-добре поведението на тъмната материя, включително на WIMP.
"От гледна точка на детектора, ние значително подобрихме разбирането си за него, изтласквайки се към по-високи енергии", обяснява Ериксън. "Това отвори възможност за откриване на нови видове взаимодействия с тъмната материя."
През следващите няколко години детекторът LZ ще продължи да събира данни, които след това ще бъдат анализирани от колаборацията. Тези допълнителни данни биха могли да позволят на екипа да определи допълнителни ограничения за взаимодействията на WIMP, като потенциално допринесат за бъдещото откриване на признаци, свързани с тези неуловими частици.
"Сега сме много по-чувствителни към всяко взаимодействие с тъмната материя, тъй като разполагаме с повече събития, които да анализираме и с които да извършваме статистически измервания", добавя Ериксен.
"Ще продължим да търсим намеци за тези взаимодействия в набора от данни и се надяваме да открием доказателства в близко бъдеще. През следващите няколко години или ще направим революционно откритие, или ще изключим повече видове тъмна материя, затваряйки мрежата още повече."
Справка: J. Aalbers et al, Constraints on Covariant Dark-Matter–Nucleon Effective Field Theory Interactions from the First Science Run of the LUX-ZEPLIN Experiment, Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.221801.
Източник: The LZ experiment's first science run sets new constraints on dark matter interactions, Ingrid Fadelli, Phys.org
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари