Пространство параметров и контуры кинетической энергии для восьми различных процессов DM IND, возникающих в мезогенезе. Фото: Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.081002.
Исследователь из Университета штата Колорадо разработал потенциальный подход к идентификации и пониманию темной материи с использованием гигантских детекторов частиц, которые скоро будут построены в рамках международного эксперимента с нейтрино в глубоких подземных глубинах (DUNE).
Недавно опубликованная в журнале Physics Review Letters статья доцента Джошуа Бергера и его партнера из Техасского университета в Остине описывает уникальные сигналы, которые могут быть получены, если определенный класс частиц взаимодействует с атомными ядрами. В частности, они ищут большое (по стандартам физики элементарных частиц) количество энергии, высвобождаемой, когда темная материя сталкивается с протоном и уничтожает его.
Это выделение энергии можно было бы увидеть с помощью набора крупномасштабных высокочувствительных детекторов DUNE, которые должны начать работу в 2028 году. Если их подход поможет идентифицировать эти взаимодействия, полученные результаты дадут информацию о природе темной материи. еще не обнаруженный недостающий компонент во Вселенной.
Бергер сказал, что темная материя — это вещество, которое, по-видимому, составляет большую часть массы и энергии Вселенной. Хотя исследователям еще не удалось увидеть эту материю или ее взаимодействия, они знают, что она существует благодаря гравитационному притяжению, которое, по-видимому, играет важную роль в формировании, организации и расширении галактик. Бергер выразил надежду, что детекторы в ДЮНЕ смогут обнаружить доказательства существования темной материи способом, который ранее был невозможен с использованием его теории.
«Все, что мы знаем о физике Вселенной, указывает на то, что примерно 85% материи темное. Однако свет не отражается от нее, поэтому вы не можете ее «видеть», и ни одна из известных частиц, похоже, не составляет эту материю. — нет ничего достаточно темного», — сказал Бергер. «Мы хотим знать, что отличает эту темную материю от материи, из которой состоят вы, я и все, что мы можем видеть во Вселенной. Мы говорим о лучшем понимании фундаментальных строительных блоков Вселенной».
Хотя Бергер интересуется темной материей, эксперимент «ДЮНА» должен помочь ответить на многие другие важные космические вопросы.
Проект, проводимый Лабораторией Ферми Министерства энергетики, в первую очередь направлен на раскрытие тайн нейтрино, которые присутствуют повсюду. После завершения установка будет отслеживать продвижение нейтрино, направляемых из Иллинойса через Землю в подземный центр обнаружения в Южной Дакоте, находящийся примерно в 800 милях отсюда.
Понимание и отслеживание продвижения этих безобидных частиц из одной точки в другую через материю поможет исследователям реализовать мечту Альберта Эйнштейна об объединении сил, наблюдать за нейтрино, появляющимися из взрывающейся звезды, или лучше понять формирование звезд или черных дыр.
В коллаборацию DUNE входят более 1400 ученых и инженеров из более чем 200 учреждений в 36 странах. Начато массовое производство его компонентов, а также проводятся испытания технологий, лежащих в основе обоих детекторов.
Информация от: Университетом штата Колорадо.
