Крупнейший детектор темной материи ничего не поймал

Ученые, работающие с двумя специальными детекторами темной материи, среди которых самый большой в мире XENON1T с двумя тоннами жидкого ксенона, опубликовали первые результаты. Поиски не увенчались успехом — поймать частицы темной материи не удалось, были сделаны только очередные верхние оценки на параметры их взаимодействия с обычной материей. Результаты итальянского XENON1T и китайского PandaX-II опубликованы в Physical Review Letters.

Темная материя не взаимодействует по электромагнитному каналу, то есть не излучает и не поглощает свет. Многие модели, однако, рассматривают эту субстанцию в виде слабовзаимодействующих массивных частиц — вимпов (WIMP — Weakly Interacting Massive Particle). В таком случае они должны с небольшой вероятностью взаимодействовать с атомными ядрами. Эксперименты по поиску таких сигналов идут почти 30 лет, последние годы их развитие стало экспоненциальным: суммарная чувствительность всех экспериментов вместе удваивается примерно каждый год.

В двух новых статьях описываются результаты работы двух ксеноновых детекторов: рекордного 2-тонного XENON1T и PandaX-II с рабочим телом массой 584 килограмма. Они не обнаружили искомых событий, но из-за большой массы смогли установить самые строгие ограничения на сечения взаимодействия темной материи с обычным веществом. Так, для вимпа с энергией 100 ГэВ оно должно быть меньше 10^-46 см² на нуклон. Для сравнения, это число в миллион раз меньше, чем соответствующее сечение взаимодействия ядра с нейтрино такой же энергии.

Отсутствие явных следов вимпов на XENON1T и PandaX-II, а также на еще одном большом американском детекторе LUX и Большом адронном коллайдере заставляет некоторых теоретиков отказываться от ранее популярных теоретических моделей. Новые результаты усугубляют кризис в области экспериментального исследования темной материи, но не заставляют ученых опускать руки — экспериментаторы планируют строить новые установки, а теоретики продолжают придумывать новые идеи.