Эксперты LZ впервые зафиксировали упругое рассеяние солнечных нейтрино

В рамках коллаборации LUX-ZEPLIN (LZ) достигнут значимый прорыв в области физики элементарных частиц: успешно зарегистрировано упругое когерентное рассеяние солнечных нейтрино на ядрах ксенона. Этот результат не только подтверждает высокую чувствительность и надежность детектора LZ, но и открывает новые горизонты для исследования фундаментальных взаимодействий. Параллельно с этим, уточнены границы параметров частиц тёмной материи в низкомассовой области, что способствует дальнейшему развитию теоретических моделей и экспериментальных стратегий в данной области. Результаты исследования были представлены на онлайн-конференции и опубликованы в виде препринта на платформе arXiv, что способствует их широкому распространению и обсуждению в научном сообществе.

Экспериментальная установка LZ представляет собой двухфазный детектор, заполненный жидким ксеноном, обеспечивающий высокую энергетическую и пространственную разрешающую способность. Согласно современным космологическим моделям, во Вселенной наблюдается значительное расхождение между наблюдаемой барионной материей и общей массой, участвующей в гравитационном взаимодействии. Это несоответствие объясняется наличием тёмной материи, природа которой до сих пор остаётся одной из ключевых загадок современной физики. Одной из наиболее перспективных гипотез является существование тяжёлых слабовзаимодействующих частиц, известных как вимпы (Weakly Interacting Massive Particles, WIMP), которые могут составлять значительную долю тёмной материи. Основной задачей подземных детекторов, таких как LZ, является регистрация этих частиц, минимизация фоновых сигналов и получение статистически значимых результатов.

Однако, высокая чувствительность детекторов сталкивается с критическим вызовом в виде естественного фона, обусловленного упругим когерентным рассеянием солнечных и атмосферных нейтрино на ядрах вещества. Этот фон генерирует сигналы, аналогичные тем, которые ожидаются от взаимодействий тёмной материи, что затрудняет их идентификацию. Ранее установки XENONnT и PandaX сообщили о возможных наблюдениях данного эффекта, однако их статистическая значимость не превышала уровня трёх стандартных отклонений, что не позволяет сделать однозначных выводов.

Таким образом, достижение коллаборации LUX-ZEPLIN представляет собой важный шаг в изучении тёмной материи и физики нейтрино, демонстрируя потенциал современных экспериментальных технологий в решении фундаментальных вопросов космологии и физики элементарных частиц.