Фотонный след. Ученые нашли следы «посредника» темной материи

09.07.19.

Как известно, Вселенная состоит из материи и антиматерии. То есть разнозаряженных частиц. А значит, при соприкосновении должна произойти их взаимная аннигиляция. Почему этого не происходит? Все дело в том, считают ученые, что гипотетически существует третья элементарная частица — скрытый фотон темной материи, который позволяет им взаимодействовать. Проверить эту теорию и пытается современная физика.

Ученые из Института ядерных исследований РАН попытались «поймать» темные фотоны с помощью мультикатодного счетчика. Статья принята для публикации в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. Препринт работы доступен на сайте ArXiv.

Новый метод основан на регистрации одиночных электронов. По теории, скрытые фотоны могут взаимодействовать с атомами поверхности металлического катода. Под действием тока электроны начинают отрываться с его поверхности. В качестве материала для катода использовался алюминий. Чтобы избежать возможных помех, ученые поместили прибор в специальный низкофоновый бокс с толщиной стенок в 30 см. Эксперимент проводился в двух конфигурациях. Отдельно измерили темновой ток и обычную работу детектора. Каждый сеанс длился по 12 часов. На выходе получилось около 400 Гб данных. Затем их обработали с помощью специального компьютерного алгоритма. Как утверждают авторы исследования, полученный результат можно интерпретировать  как возможный фотоэффект, вызванный скрытыми фотонами. Эксперименты еще не окончены. Для получения значимого результата необходимо проводить измерения в течение нескольких месяцев. В дальнейшем планируется улучшить сигнал, используя никель или платину.

«Верхние пределы, полученные нами, находятся на уровне, сравнимом с аналогичным, полученным в других экспериментах (Tokyo, FUNK-1). Однако они выше, чем ограничения, полученные из времени жизни Солнца, так что необходимо дальнейшее совершенствование детектора. Но здесь следует иметь в виду, что мы имеем совершенно разные физические процессы на Солнце и в нашем эксперименте: в первом случае речь идет о конверсии реальных фотонов в скрытые фотоны внутри солнечной плазмы, а во втором – о конверсии скрытых фотонов на поверхности металла, сопровождающейся эмиссией электрона. Физика этих процессов может отличаться в деталях, которые могут оказаться весьма существенными — отметил один из авторов работы, сотрудник Отдела лептонов высоких энергий и нейтринной астрофизики ИЯИ РАН Анатолий Копылов.»

Андрей Горбачев