​Ученые из Института ядерной физики СО РАН выяснили, как можно упростить и улучшить работу детекторов темной материи. Для этого они изучили влияние темной материи на взаимодействие электронов и нейтральных атомов в детекторах. Выводы физиков представлены в журнале Astroparticle Physics.

"Главное, наши результаты показали, что, если не учитывать этот эффект, эксперименты по поиску темной материи могут быть некорректными. Наши выкладки могут пригодиться проектам по поискам темной материи, например, международной коллаборации Dark Side, в которой мы принимаем участие", - рассказывает Екатерина Шемякина из ИЯФ СО РАН, чьи слова приводит пресс-служба института.

"Изнанка" Вселенной

Достаточно долгое время ученые считали, что Вселенная состоит из той материи, которую мы видим, и которая составляет основу всех звезд, черных дыр, туманностей, скоплений пыли и планет. Но первые наблюдения за скоростью движения звезд в близлежащих к нам галактиках показали, что светила на их окраинах движутся в них с невозможно высокой скоростью, которая была примерно в 10 раз выше, чем показывали расчеты на базе масс всех светил в них.

Причиной этого, как сегодня считают ученые, была так называемая темная материя - загадочная субстанция, на чью долю приходится примерно 75% от массы материи во Вселенной. Как правило, в каждой галактике примерно в 8-10 раз больше темной материи, чем ее видимой "кузины", и эта темная материя удерживает звезды на месте и не дает им "разбежаться".

Сегодня почти все ученые уверены в существовании темной материи, однако ее свойства, помимо ее очевидного гравитационного влияния на галактики и скопления галактик, остаются загадкой и предметом споров среди астрофизиков и космологов. Достаточно долго ученые предполагали, что она сложена из сверхтяжелых и "холодных" частиц-"вимпов", никак не проявляющих себя, кроме как притягивая видимые скопления материи.

Подобные частицы сегодня ученые пытаются найти, используя гигантские подземные детекторы, заполненные абсолютно чистым ксеноном. Ядра атомов благородного газа, как предполагали раньше ученые, должны были взаимодействовать с "вимпами" особым образом, что можно было обнаружить, наблюдая за вспышками света внутри сжиженного ксенона.

За последние два десятилетия ученые создали около дюжины подобных детекторов со все большим объемом и массой, ни один из которых не смог зафиксировать следы взаимодействий ксенона с вимпами.

Скрытый свет

Шемякина и ее коллеги много лет работают со своей версией детектора темной материи, главным рабочим веществом в котором выступает другой благородный газ, аргон. Как и в случае с ксеноновыми детекторами, ученые наблюдают за вспышками света, которые должны возникать внутри емкости, заполненной аргоном, в результате столкновений его атомов с "вимпами".

Данные световые сигналы, как раньше считали физики, должны были возникать в результате взаимодействий электронов, "выдернутых" темной материей из атомов, с ионами в окружающей их среде. В результате этого носитель отрицательного заряда начинает "тормозить", вырабатывая при этом пучки ультрафиолета.

Подобное излучение, как отмечает Шемякина, достаточно тяжело улавливать, и поэтому российские физики уже долгое время пытаются создать такую ситуацию, при которой это излучение должно было возникать в видимой или инфракрасной части электромагнитного спектра, с которыми гораздо проще работать. Для этого ученые добавляли примеси в аргон или наоборот, очищали его от всех следов инородных веществ.

Эти усилия привели к неожиданному результату - оказалось, что детектор сам по себе вырабатывал видимые импульсы "тормозного излучения", существование которых не предсказывалось теорией. Детально изучив этот процесс, российские физики открыли новую форму этого света, вырабатываемую не заряженными, а нейтральными атомами.

"Последние тридцать лет об этом эффекте никто ничего не писал. Тормозное излучение на нейтральных атомах было забыто по причине, что вторичные сцинтилляции полностью объясняли механизмами, основанными на прямом возбуждении атомов благородного газа электронами. Его существование позволило нам упростить и удешевить наш прототип детектора для поиска темной материи", - заключает Шемякина.

Источники

Открытие физиков из Сибири ускорит поиски "тяжелой" темной материи
Newsmir.info, 22/11/2018
Открытие физиков из Сибири ускорит поиски "тяжелой" темной материи
РИА Новости, 22/11/2018
Открытие физиков из Сибири ускорит поиски тяжелой темной материи
Все о космосе (aboutspacejornal.net), 22/11/2018
Открытие физиков из Сибири ускорит поиски "тяжелой" темной материи
Mukola.net, 22/11/2018
Открытие физиков из Сибири ускорит поиски "тяжелой" темной материи
Русский переплет (pereplet.ru), 22/11/2018
Механизм тормозного излучения может упростить поиски темной материи
Наука в Сибири (sbras.info), 22/11/2018
Открытие физиков из Сибири ускорит поиски "тяжелой" темной материи
3news.ru, 22/11/2018
Открытие физиков из Сибири ускорит поиски тяжелой темной материи - новости на сегодня 22.11.2018
News2world.net, 22/11/2018
Механизм тормозного излучения может упростить поиски темной материи
Институт ядерной физики имени Г.И.Будкера СО РАН, 22/11/2018
Открытие физиков из Сибири ускорит поиски тяжелой темной материи
Российская академия наук (ras.ru), 23/11/2018
Механизм тормозного излучения может упростить поиски темной материи
Академгородок (academcity.org), 23/11/2018
Темная материя все ближе
Сети.ру (blog.cety.ru), 24/11/2018
Ученые Института ядерной физики СО РАН нашли, как упростить поиски темной материи
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 24/11/2018
Механизм тормозного излучения может упростить поиски темной материи
Российское атомное сообщество (atomic-energy.ru), 26/11/2018
Механизм тормозного излучения может упростить поиски темной материи
SMIonline (so-l.ru), 26/11/2018
Новосибирские ученые улучшили технологию поиска темной материи
Московский Комсомолец # Новосибирск (novos.mk.ru), 28/11/2018
ИЯФ СО РАН
ФСМНО (sciencemon.ru), 29/11/2018

Похожие новости

  • 25/05/2018

    Фокусирующий аэрогель поможет распознать частицы в экспериментах на будущем новосибирском коллайдере

    ​Ученые Института ядерной физики им Г.И. Будкера СО РАН разработали проект системы идентификации частиц для экспериментов на будущем новосибирском коллайдере - Супер С-Тау фабрике. Это одна из ключевых систем планируемой установки, она позволит с высокой надежностью определять типы рождающихся в эксперименте частиц.
    423
  • 16/10/2017

    Пассажиров аэропорта Дели проверяет техника, разработанная учеными ИЯФ СО РАН

    Система рентгенографических сканеров Express Inspection, совместной разработкой которых занимался Новосибирский Институт ядерной физики им Г. И. Будкера СО РАН и Орловский завод «Научприбор», проходит апробацию в Индии.
    652
  • 10/10/2017

    Как ученые ИЯФ СО РАН ищут новую физику

    Кому как, а мне часто хочется успеть всё и побыстрее. Например, сделать за полгода то, на что тратится несколько лет. Честно сказать — ни разу не вышло, а вот у коллайдера ВЭПП-2000, открывшего в прошлом году свой первый после модернизации сезон, — получилось.
    550
  • 29/12/2017

    Области человеческих деятельности, в которых Россия входит в пятёрку лучших

    ​1. Сельское хозяйство. В 2010-е гг. Россия вернула себе позицию крупнейшего сельхозэкспортёра в мире, которую она занимала ещё в начале XX века. При этом Россия занимает лишь четвёртое место в мире по площади обрабатываемых сельхозземель.
    672
  • 30/08/2018

    Новосибирские ученые знают, как разбить древность на атомы

    Озера, древние книги, иконы, кости мамонтовой фауны или доисторического человека, деревянные колоды из погребений и даже болотный торф - все эти объекты можно точно датировать, определить время их создания, появления на свет или, если речь идет о живом существе, период обитания на Земле.
    260
  • 09/01/2018

    Ученые ИЯФ СО РАН планируют лечить рак с помощью электронной пушки

    ​Новосибирские ученые из Института ядерной физики имени Г.И.Будкера СО РАН разработали электронную пушку. С ее помощью исследователи планируют лечить в том числе онкологические заболевания. Как сообщает сайт телеканала «Звезда», эффективность этого метода уже проверяли на животных.
    524
  • 15/12/2015

    Физики НГУ будут изучать процессы с участием самых легких мезонов

    ​НГУ и Институт ядерной физики СО РАН присоединились к эксперименту KLOE-2 по изучению "легчайших из тяжелых" - сильно взаимодействующих элементарных частиц каонов и пионов, которые относятся к классу мезонов.
    1826
  • 05/03/2018

    Новосибирские физики построят маленький коллайдер для синтеза экзотических атомов

    ​Ученые новосибирского Института ядерной физики Сибирского отделения РАН планируют построить к 2021 году маленький коллайдер, который будет использоваться в том числе для синтеза экзотических атомов, сообщил ТАСС в пятницу замдиректора института по научной работе Евгений Левичев.
    507
  • 17/09/2018

    Большой адронный коллайдер и фундаментальные вопросы науки

    Россия пока не получила ни одного заказа при модернизации Большого адронного коллайдера, хотя раньше без нее ЦЕРН обойтись в принципе не мог. Ровно десять лет назад в Европейской лаборатории ядерных исследований (ЦЕРН) был запущен Большой адронный коллайдер.
    332
  • 27/03/2017

    Новосибирские ученые создали материал, обеспечивающий 30 лет непрерывной работы химического реактора

    Ученые из Института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН и Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) создали новую технологию сплавления титана и тантала, в результате чего получили особо стойкий к коррозии и агрессивным средам материал.
    1556