На порозі відкриття століття. Детектор темної матерії міг випадково вловити темну енергію

У 2020 році фізики заявили, що експериментальний детектор темної матерії вловив дивний сигнал, який вказує на нову фізику. Тепер вчені з Кембриджу стверджують, що під час експерименту могла бути вперше виявлена темна енергія, яка прискорює розширення Всесвіту. Про це повідомляє New Atlas.

Незважаючи на те, що кількість темної матерії у Всесвіті в п'ять разів перевищує кількість звичайної матерії, перша досі залишається невловимою. Вона не взаємодіє зі світлом, і проявляє себе лише через гравітаційний вплив у космічних масштабах, впливаючи на зірки і галактики. Але вчені вважають, що іноді частка темної матерії може врізатися в частку звичайної матерії таким чином, що відповідний детектор може вловити зіткнення.

Проект XENON1T є саме таким детектором, який, можливо, допоможе відшукати темну матерію. Лабораторія розташована в Італії і є, по суті, великим баком із рідким ксеноном, розташованим глибоко під Землею. Ідея полягає в тому, що якщо частка темної матерії пролетить крізь резервуар, вона порушить атоми ксенону і зробить спалах світла, яку виявлять датчики.

Але завдання не настільки просте, як може здатися. Інші відомі частинки, пролітаючи крізь резервуар, можуть демонструвати такий же ефект. Розміщення бака з ксеноном під землею допомагає зменшити шум, але далеко не весь. Для цього вчені обчислюють очікуваний фоновий шум, а потім стежать за подіями, які перевищують цей рівень.

У минулому році вчені повідомили про "дивовижне перевищення числа подій". Дослідники зафіксували перевищення на 53 події, над фоновим шумом в 232 події.

Тоді основним кандидатом була елементарна частинка, яка називається "сонячним" аксіоном. Як можна зрозуміти з назви, частки виробляються Сонцем. Самі по собі вони не є кандидатами в темну матерію, але інші типи аксіонів такими є. Тому виявлення будь-якого з них було б важливим відкриттям.

Але після додаткових досліджень вчені з Кембриджу кажуть, що для отримання спостережуваного сигналу знадобилося б надто багато сонячних аксіонів. Таким чином, з'явився новий кандидат — частинка-носій сили темної енергії. Одна з моделей розширення Всесвіту передбачає існування так званих частинок-хамелеонів.

Хамелеон — гіпотетична частинка, яка має малу масу в міжгалактичному просторі і велику на Землі.

Команда вважає, що знайшла докази того, що хамелеони є носіями темної енергії.

Дослідники змоделювали проходження частинок-хамелеонів через детектор XENON1T. Змодельований сигнал був дуже схожий на той, який вчені спостерігали в реальності.

Поки вчені не можуть з упевненістю сказати, що відкрили темну енергію, їм знадобляться додаткові дослідження.

"Перш за все нам потрібно виключити звичайну випадковість. Якщо детектор XENON1T дійсно вловив щось, то подібний сплеск повинен відбутися під час майбутніх експериментів", — говорить співавтор дослідження Лука Візінеллі.

З моменту Великого вибуху, який стався 13,7 млрд років тому, Всесвіт постійно розширюється. Та частина Всесвіту, яку ми можемо побачити, називається спостережуваним Всесвітом.

Одна відома аналогія, яка пояснює розширення Всесвіту, пропонує уявити її як хліб з родзинками. У міру того, як тісто підніматиметься в печі, родзинки почнуть віддалятися одна від одної, але при цьому залишатимуться на місці. Що стосується Всесвіту, в ньому є "родзинки", які ми більше ніколи не зможемо побачити, тому що вони пішли так швидко, що їхнє світло ніколи не досягне Землі.