Ученые придумали, как обнаружить легкие частицы темной материи
Москва, 12:49, 22 Янв 2020, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.
Астрофизиками выдвинута потенциально многообещающая альтернатива обнаружению легких частиц темной материи с энергией менее 1 МэВ.
Хотя в настоящее время существуют бесконечные исследования и гипотезы о темной материи, прямых доказательств, подтверждающих ее реальность, до сих пор нет. Несколько известных физиков пытались разработать стратегии выявления загадочной субстанции, но они до сих пор были неэффективными.
В последние десятилетия аналитики начали задумываться о том, как можно распознать темную материю, особенно задумываясь о том, что она содержит частицы, которые намного легче протонов. Модель, в которой большое внимание уделяется рассмотрению, — это модель, в которой темная материя рассматривается как молекула, обладающая минимальным зарядом при нормальном электромагнетизме.
Опираясь на эту модель, ученые Национальной лаборатории ускорителей SLAC в Калифорнии недавно разработали другую методологию, которая могла бы однозначно отличить легкие частицы темной материи, которые имеют дальние ассоциации с обычной материей. Метод включает в себя искажение близлежащей прогрессии темной материи с изменяющимися во времени полями и оценку этих искажений с использованием экранированных резонансных детекторов.
Ашер Берлин, один из ученых, проводивших исследование, сказал: «До сих пор большинство идей о том, как обнаружить частицы темной материи, основывались на попытках обнаружить небольшие энерговыделения от рассеяния темной материи в очень чувствительном детекторе. Мои коллеги и я недавно поняли, что существует альтернативный механизм обнаружения: вместо того, чтобы ждать, пока темная материя выделит небольшое количество энергии в детектор посредством рассеяния, можно напрямую манипулировать траекториями отдельных частиц темной материи, создавая возмущения, которые затем можно измерить с помощью чувствительных резонансных детекторов, похожих на обычные радиоприемники».
В новом методе также используется «коллективный» эффект, который могут создавать многие отдельные частицы темной материи, а не результат, полученный из одной частицы темной материи.
Соответственно, этот метод идентификации выигрывает за счет малой массы/импульса легких частиц темной материи, особенно когда это противопоставляется методам, которые пытаются измерить рассеяние темной материи внутри самого детектора, что тем более сложно, если частицы темной материи являются исключительно легкими.
Берлин сказал: «Мы определили потенциально многообещающую альтернативу обнаружению частиц темной материи с энергией менее МэВ, не полагаясь на энерговыделение от рассеяния. На этом этапе любая новая идея, включая нашу, может открыть возможность для успешного обнаружения частиц темной материи».
Во время их исследования ученые гипотетически применили свою недавно разработанную схему обнаружения к частицам темной материи с энергией менее МэВ с небольшими электрическими зарядами, которые связаны с медиатором векторного света. Их анализ рекомендует, чтобы их методология могла исследовать массы темной материи в диапазоне от 10 МэВ и ниже 1 МэВ, соответственно.
«В будущем мы планируем объединиться с экспериментаторами, которые заинтересованы в создании такого детектора. Мы также планируем исследовать связанные идеи обнаружения для других возможных частиц темной материи, которые имеют различные виды взаимодействий с нормальной материей», — надеются ученые.
Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.