Детектор темной материи мог вместо этого случайно обнаружить темную энергию

В прошлом году физики сообщили, что экспериментальный детектор темной материи уловил странный сигнал, который может намекать на новую физику, и выделили несколько подозреваемых.

Теперь ученые из Кембриджа предложили ответ, который в то время не рассматривался - эксперимент, возможно, стал первым прямым обнаружением темной энергии, таинственной силы, которая ускоряет расширение Вселенной.

Материя или энергия?

Хотя считается, что ее количество превышает количество обычной материи пять к одному, темная материя остается неуловимой. Она не взаимодействует со светом и, похоже, в основном дает о себе знать через гравитационное воздействие на космические масштабы, такие как звезды, галактики и скопления галактик. Но время от времени частица темной материи может столкнуться с частицей обычной материи таким образом, что при наличии соответствующего оборудования мы сможем ее обнаружить.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

XENON1T был одним из вариантов такого оборудования. Эксперимент проводился в Италии с 2016 по 2018 год и представлял собой большой резервуар, наполненный жидким ксеноном, который хранился глубоко под землей. Идея заключалась в том, что если частица темной материи пронесется через резервуар, она возбудит атомы ксенона, что приведет к вспышке света и появлению свободных электронов, которые сможет зафиксировать набор датчиков.

Но все не так однозначно, как может показаться. Другие известные частицы могут иметь такой же эффект. Размещение эксперимента под землей помогает уменьшить этот шум, но не полностью. Поэтому ученые рассчитали ожидаемый фоновый уровень событий, а затем проверили, превышают ли фактические обнаружения этот уровень.

И, конечно, так оно и оказалось. В прошлом году ученые сообщили об "удивительном превышении числа событий" - 53, если быть точным - над ожидаемым фоном в 232. Казалось, происходит что-то странное, но была ли это темная материя?

Ведущим кандидатом на тот момент была гипотетическая элементарная частица, называемая солнечным аксионом. Как следует из названия, они должны были производиться Солнцем, и хотя сами по себе они не считаются кандидатом на темную материю, другие типы аксионов таковыми являются, поэтому обнаружение доказательств существования любого из них стало бы важным шагом.

Но после дальнейших исследований команда из Кембриджа заявила, что для получения наблюдаемого сигнала необходимо слишком много солнечных аксионов. Вместо этого они предлагают другого виновника - частицу-носитель силы для темной энергии. Так называется сила отталкивания, которая, по-видимому, вызывает ускорение расширения Вселенной, и одна из моделей этой силы включает так называемые частицы-хамелеоны.

По сути, эти частицы, как предполагается, имеют разную массу и влияние в зависимости от того, сколько материи находится вокруг них. Так, в областях с высокой плотностью, таких как Земля, их масса велика, но их сила распространяется лишь на небольшое расстояние. Однако в межзвездном пространстве, где почти нет материи, хамелеоны будут иметь меньшую массу, но их влияние распространяется на гораздо большее расстояние. Такое переключение объясняет странное наблюдение, что темная энергия, похоже, не оказывает никакого влияния на местном уровне, но оказывает сильное воздействие в галактических масштабах.

Эта гипотеза может показаться слишком удобной, чтобы быть правдой, но именно для этого они и нужны - идеи, которые можно проверить, чтобы найти доказательства в их пользу или против. И, как утверждает команда из Кембриджа, возможно, мы нашли доказательства того, что хамелеоны являются носителями темной энергии, в избытке событий в XENON1T.

Исследователи смоделировали, что произойдет, если частицы-хамелеоны, произведенные Солнцем в сильно магнитной области, называемой тахоклином, пройдут через детектор XENON1T. И, конечно же, сигнал был очень похож на тот, который наблюдался.

"Было действительно удивительно, что этот избыток в принципе мог быть вызван темной энергией, а не темной материей", - говорит доктор Санни Вагноцци, первый автор исследования. "Когда все так совпадает, это действительно нечто особенное".

Конечно, дело далеко не закрыто. Избыточные события еще не были должным образом подтверждены, но усовершенствованные версии эксперимента, возможно, смогут проверить результаты.

"Прежде всего, нам нужно знать, что это не просто случайность", - говорит соавтор исследования доктор Лука Визинелли. "Если XENON1T действительно что-то увидел, то можно ожидать, что в будущих экспериментах мы снова увидим подобное превышение, но на этот раз с гораздо более сильным сигналом". опубликовано econet.ru по материалам newatlas.com

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econe