Вчені, які полюють за темною матерією, реєструють три багатообіцяючих події
Датчики наукової установки, розташованої глибоко під землею в Міннесоті, зареєстрували три події, які на думку вчених є потенційними "підписами" екзотичних частинок загадкової темної матерії. Отримані результати мають суто попередній характер для того, щоб їх можна було класифікувати як відкриття, тим не менш, вони дають вченим деякі можливі натяки, які допоможуть у вирішенні наукової загадки, що стоїть перед вченими вже протягом десятиліття.
"Зараз можна сказати, що ми знайшли перші натяки на існування темної матерії" - розповідає Рупэк Мэхапатра (Rupak Mahapatra), вчений-фізик з Техаського університету, який працює в рамках програми SuperCDMS, - "насправді - це лише початок пошуків. Тепер нам потрібно провести набагато більше спостережень і задіяти безліч нових датчиків для того, щоб підтвердити виявлені факти".
Якщо результати, отримані вченими, будуть підтверджені, вони вкажуть на існування масивних частинок, слабо взаємодіють з навколишнім світом (Weakly Interacting Рarticles, WIMP), яке, в свою чергу, може послужити поясненням існування темної матерії, на частку якої припадає 27 відсотків від всього, що існує у Всесвіті. Ця темна матерія невидима і не обнаружима з допомогою будь-яких доступних засобів, про її існування можна судити лише опосередковано завдяки створюваним нею гравітаційних ефектів. Ще одним загадковим феноменом є темна енергія, на частку якої припадає 68 відсотків від "всього сущого". І лише 5 відсотків залишається на частку звичайної матерії, яку можна побачити і "помацати" різними науковими інструментами.
Вчені-фізики ламають голову над загадкою темної матерії з 1930-х років, на проведення різноманітних експериментів були витрачені мільярди доларів. І ось тільки в 2008 році, датчиком експерименту Cryogenic Dark Matter Search (CDMS) були зареєстровані три високоенергетичних події незнаної досі природи. Високочутливі германієві датчики установки CDMS знаходяться в одній з покинутих шахт на глибині 713 метрів. Така глибина допомагає захистити наукове обладнання від впливу вторинних космічних променів, в шумі яких може загубитися слабка підпис темної матерії.
Ефекти, помічений командою SuperCDMS, вказують на існування частинок WIMP, що мають значення маси-енергії близько 8.6 мільярдів електрон-вольт, що приблизно в дев'ять разів більше маси протона. Поки ще не до кінця ясно, чи є зареєстровані події статистичної випадковістю, але якщо це так, то реєстрація даних подій є чимось на кшталт випадання ряду сімок на табло "однорукого бандита". Згідно з попереднім аналізом отриманих даних ймовірність достовірності цих даних складає 99.8 відсотка, що є дуже суттєвим показником. Тим не менш такої ймовірності не досить до того, щоб досягти рівня 5 сигм (99.9999 відсотків), після якого наукові дані починають вважатися достовірним відкриттям.
"Якщо медик скаже, що він виліковує хворобу в 99.8 відсотках випадків, це буде просто вражаючим подією. Але якщо така ймовірність згадується у відношенні галузі фізики високих енергій та елементарних частинок, то може виявитися, що всі зібрані дані не варті і ламаного гроша" - розповідає Рупэк Мэхапатра, - "Отримана нами ймовірність допускає, що під час повторення одного і того ж експерименту кілька сотень разів невдача може статися один раз. Ми ж збираємося підняти цю ймовірність до одного на мільйон".
Ученим, що використовують високочутливі германієві датчики, знадобилося майже п'ять років для того, щоб почати помічати події, пов'язані з темною матерією. І це пов'язано з використанням саме германієвих датчиків, які мають максимальну чутливість в області високих мас і енергій. В даний час вже є ще один набір даних, отриманих від кремнієвих датчиків, чутливих в областях більш низьких енергій, але поки ці дані ще не оброблені. В цей час результати інших експериментів в області темної матерії вказують на наявність темної матерії в більш низькому енергетичному діапазоні, ніж очікувалося раніше. "Тепер ми впритул займемося ретельним аналізом даних з кремнієвих датчиків, на які ми звертали мало уваги протягом останніх чотирьох років", - розповідає Мэхапатра.
Багато вчені-фізики, в тому числі Шон М. Керолл (Sean M. Carroll) з Каліфорнійського технологічного інституту, абсолютно не здивовані тим, що дані експерименту SuperCDMS не привели одразу до відкриття. Поки ще для достовірності майбутнього відкриття потрібно підтвердження отриманих даних іншими експериментами, AMS, LUX, Xenon1T та іншими. "Наявні дані є лише підтвердженням того, що ми йдемо буквально по "гарячих слідах" темної матерії" - заявив Керролл в інтерв'ю NBC News.
Деякі вчені вважають, що матерія і темна матерія з'явилися в результаті процесу, званого космічним кладогенезом, який передбачає, що у кожної звичайної частинки є свій власний "темний" антипод. Тому, виявлення WIMP частинок з різною масою повністю вкладається в таку теорію. "Поки ми ще самі не знаємо, чи це збіг, або підказка, зроблена нам самою природою" - заявив Мэхапатра.