Российские физики нашли способ обнаружить темную материю

Исследователи из Института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН разработали концепцию, которая при помощи созданного ими криогенного детектора на основе аргона позволит найти частицы-кандидаты на роль темной материи. Работа ученых опубликована в The European Physical Journal C.

Темная материя не участвует в электромагнитном взаимодействии, однако проявляет себя в гравитационном взаимодействии. Напрямую ее никто не наблюдал, но косвенных доказательств существования существует много. Одним из вероятных кандидатов на роль темной материи является WIMP (Weakly Interacting Massive Particle) — слабовзаимодействующая массивная частица.

Наиболее перспективным способом ее поиска в физике на настоящий момент считается создание двухфазных детекторов на основе благородных газов — аргона или ксенон. У первых есть преимущество: они более чувствительны — и, как следствие могут зарегистрировать энергию взаимодействующей с ними частицы — и легче масштабируются. На аргоне работает и установка в ИЯФ СО РАН.

Часть энергии частиц, регистрируемых детекторами на аргоне, преобразуется в свет в ультрафиолетовом диапазоне. Исследователи из ИЯФ СО РАН изучили механизмы излучения в видимом диапазоне без применения сместителей спектра – материалов, способных переизлучать свет в нужный видимый диапазон.

Ученые предложили альтернативную концепцию регистрации частиц темной материи. Они показали, что достаточно тяжелые частицы можно фиксировать с помощью электролюминесцентного сигнала, возникающего при столкновении с атомами аргона в достаточно наэлектризованной среде. Если частица тяжелая, она передаст ядру аргона достаточно энергии, чтобы ученые смогли наблюдать сигнал от нее, отметил один из исследователей Владислав Олейников.