Ученые, задействованные в реализации интернационального проекта XENON, самого высокочувствительного датчика в мире на нынешний денек, нацеленного на поиски черной материи, объявили о факте регистрации сиим датчиком лишнего количества событий определенного рода. Еще пока эти ученые не могут утверждать, что им, в конце концов, удалось найти загадочною черную материю, они только нашли повышение количества определенных событий, источник которых остается величиной неведомой. Некие характеристики этих событий содержат подпись, которая может являться следствием присутствия остаточных следовых концентраций трития (атомов водорода с одним протоном и 2-мя нейтронами), но все это может также являться и признаками чего-то наиболее экзотичного — существования частички, именуемой солнечным аксионом, либо проявления ранее неведомых параметров частиц нейтрино.
Напомним нашим читателям, что датчик опыта XENON1T размещается глубоко под горой Gran Sasso в Италии и он работал в промежутке с 2016 по 2018 год. Как уже упоминалось выше, главной задачей этого датчика было обнаружение черной материи, на долю которой, как подразумевают ученые, приходится 85 процентов от полного количества материи во Вселенной. Сенсоры датчика XENON1T, имеющего определенный спектр чувствительности, нацелены на поиски так именуемых WIMP-частиц (Weakly Interacting Massive Particle), которые числятся одним из главных кандидатов на должность частиц черной материи. И, как следствие высочайшей чувствительности датчика, опыт XENON1T оказался способен собирать данные о разных остальных частичках и экзотичных взаимодействиях меж ними, которые могут разъяснить неразрешенные пока вопросцы в области базовой физики. Отметим, что конкретно с помощью этого датчика в прошедшем году ученым удалось зарегистрировать самый редчайший из всех узнаваемых видов ядерного распада.
Датчик XENON1T заполнен 3.2 тоннами сверхчистого охлажденного ксенона, находящегося в водянистом состоянии. В активной области датчика, за которой наблюдают «глаза» высокочувствительных оптических сенсоров, находится конкретно 2 тонны ксенона. Эти оптические сенсоры улавливают даже самые слабенькие световые сигналы, порождаемые вольными электронами, выбитыми из атомов ксенона иными частичками. Большая часть регистрируемых световых сигналов имеет отношение к взаимодействиям атомов ксенона с известными частичками, и эти сигналы делают собственного рода неизменный фон. Конкретно в этом фоне, сравнивая его с теоретическими и практическими значениями, приобретенными в процессе остальных тестов, ученые отыскали излишек сигналов определенного рода, 53 излишних действия на фоне ожидаемых 232 событий.
Как уже упоминалось выше, некие характеристики событий указывают на то, что их источником могут быть атомы трития, крохотное количество которых так либо по другому смогло пройти через функцию чистки ксенона для датчика. Радиоактивный тритий спонтанно распадается, выпуская электрон, энергия которого примерно соответствует характеристикам регистрируемых сигналов. И для того, чтоб разъяснить переизбыток таковых событий будет нужно всего несколько атомов трития на любые 10^25 (10,000,000,000,000,000,000,000,000) атомов ксенона. К огорчению, в истинное время не существует методик измерений, с помощью которых можно либо подтвердить либо опровергнуть наличие такового очень малого количества трития в ксеноне и, потому, такое разъяснение наблюдаемого парадокса находится под знаком вопросца.
Все вышеупомянутое открывает простор для полета фантазии и способностей существования остальных вариантов разъяснений. Наиболее того, лишниие сигналы имеют энергетический диапазон, подобно диапазону, ожидаемому от присутствия солнечных аксионов, гипотетичных частиц, рожденных в недрах Солнца. Солнечные аксионы не входят в ряд кандидатов частиц черной материи, но их обнаружение и исследование может оказать весьма огромное действие на наше осознание базовой физики, действий, задействованных в астрофизических явлениях разных масштабов. При всем этом считается, что аксионы, возникшие в самые 1-ые периоды существования Вселенной, потом стали источником черной материи.
Также источником лишних сигналов могут являться частички нейтрино, триллионы которых проходят каждую секунду через кубический сантиметр размера места. Если магнитный момент частиц нейтрино мало выше значения, определяемого Обычной моделью физики простых частиц, то такие частички могли вызвать соответствующие сигналы в датчике XENON1T и они, наряду с сиим, являются указанием на существование совсем новейших областей физики, не вписывающихся ни в рамки Обычной модели, ни в рамки базовой физики.
Характеристики лишних сигналов имеют больший уровень совпадения с теоретическими сигналами от солнечных аксионов. Имеющееся количество данных о этих событиях обеспечивают статистическую достоверность в 3.5 сигма, означающую, что существует возможность в 2/10000 того, что наблюдаемые отличия (излишек) сигналов носит случайный нрав либо является результатом погрешности измерений. 3.5 сигма — это уже довольно высочайшее значение, для того, чтоб принимать его серьезно, а догадки относительно трития и магнитного момента нейтрино имеют наиболее низкую достоверность, равную 3.2 сигма.
В истинное время оборудование опыта XENON1T проходит стадию очередной модернизации, опосля что опыт получит последующее заглавие из серии XENONnT. Количество массы ксенона в активной области датчика будет увеличено втрое и во столько же раз будет снижен уровень шумов, производимый фактически датчиком. Все это дозволит ученым получить наиболее четкие данные по поводу отклонений в фоновом сигнале и поднять уровень достоверности данных до требующихся 5 сигма, с уверенностью ответив на вопросец, кто же вправду является виновником — обычное загрязнение ксенона тритием, новенькая частичка либо вид взаимодействий, выходящий за границы известной нам физики?
Источник: