Тёмная материя может оказаться «ядрами» из миллиардов частиц. Что показал эксперимент
Коллаборация DarkSide представила результаты семилетнего эксперимента, проверявшего, может ли тёмная материя состоять не из элементарных частиц, а из их крупных образований — так называемых «тёмных ядер». Прямых доказательств такой «сверхтяжёлой ядерной» тёмной материи найти не удалось, однако данные детектора DarkSide-50 закладывают основу для будущих поисков. Исследование опубликовано в журнале Physical Review D. Об этом рассказывает сайт Phys.org.
С 2013 по 2020 год детектор DarkSide-50 работал на базе подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии — крупнейшего подземного исследовательского центра в мире. Установка представляла собой цилиндрический бак с жидким аргоном и регистрировала вспышки света, возникающие при рассеянии частиц тёмной материи на ядрах аргона. Если бы тёмная материя была составной, одна частица могла бы рассеиваться несколько раз, проходя через детектор.
Идею о том, что у тёмной материи может быть собственная «ядерная физика», около десяти лет назад предложила Джоселин Монро из Оксфордского университета. По её словам, «тёмные частицы» могли связываться в ранней Вселенной, образуя очень крупные «тёмные ядра», содержащие миллиарды и более составляющих.
Эксперимент не нашёл следов составной тёмной материи, но позволил исключить широкий диапазон её возможных свойств. Как отмечает Монро, чувствительность результата зависит от свойств «тёмных нуклонов», что показывает: внутренняя структура тёмной материи может иметь наблюдаемые последствия.
В 2027 году коллаборация планирует запустить детектор DarkSide-20k, использующий примерно в 1000 раз больше жидкого аргона. Это открывает перспективу наблюдения «тёмной химии» и возможность проверять кандидатов в тёмную материю, сильно отличающихся от привычных WIMP.
