LUX-ZEPLIN: новый эксперимент привел ученых к фиксации солнечных нейтрино

Научная группа проекта LUX-ZEPLIN достигла важного результата, зафиксировав упругое когерентное рассеяние солнечных нейтрино на ядрах ксенона. Этот феномен, являющийся крайне редким во Вселенной, представляет собой значительный прорыв в изучении фундаментальных свойств материи. Эксперимент проводился с использованием детектора, содержащего семь тонн жидкого ксенона, размещённого на глубине 2 400 метров в лаборатории Хоумстейк, США. Такая глубина размещения позволила минимизировать воздействие внешних факторов, обеспечивая высокую точность измерений.

Исследования позволили установить строгие ограничения на свойства тёмной материи в диапазоне масс от 3 до 9 гигаэлектронвольт. Тёмная материя, составляющая около 85% массы Вселенной, остаётся одной из самых загадочных форм материи. Её невидимость для традиционных астрономических наблюдений обусловлена отсутствием излучения и поглощения света. Однако её существование подтверждается гравитационным воздействием на галактики и космические объекты.

Одним из основных кандидатов на роль частицы тёмной материи является слабо взаимодействующая массивная частица (WIMP). Поиск этих частиц представляет собой сложную задачу, поскольку их сигналы могут быть неотличимы от сигналов солнечных нейтрино при низких энергиях. Для обнаружения WIMP необходимо исключить все потенциальные источники фоновых сигналов.

Команда проекта LUX-ZEPLIN, возглавляемая профессором Ричардом Гейтскеллом из Университета Брауна, достигла статистической значимости в 4,5 стандартных отклонений (сигма), что подтверждает достоверность обнаруженного эффекта. За 417 дней наблюдений было зарегистрировано 19 событий. Анализ данных показал, что 12 из них согласуются с ожидаемым сигналом от солнечных нейтрино, в то время как оставшиеся 7 могут быть обусловлены фоновыми процессами.

Детектор LUX-ZEPLIN представляет собой сложное техническое устройство, состоящее из двух фаз жидкого ксенона, заключённых в многослойную конструкцию с сцинтилляционными материалами и сверхчистой водой. Такая конфигурация обеспечивает высокую степень защиты от внешних помех, включая космические лучи, и позволяет проводить высокоточные измерения.

Открытие имеет важное значение для современной физики, подтверждая существование редкого типа взаимодействия нейтрино и уточняя параметры поиска тёмной материи. Эксперимент LUX-ZEPLIN продолжается, и учёные с нетерпением ожидают новых данных, которые помогут раскрыть природу тёмной материи и её роль в формировании Вселенной.