Физики придумали новый способ поиска темной материи

Ученые из нескольких американских институтов разработали детектор частиц темной материи, который, по словам авторов, намного превосходит существующие приборы по эффективности. Изобретение физиков коротко описано в пресс-релизе на сайте Массачусетского технологического института. Более подробную характеристику можно найти в статье на сайте arXiv.org.
Темная материя - это загадочная субстанция, которая участвует в гравитационном, но не участвует в электромагнитном взаимодействии. Ее существование было теоретически предсказано для того, чтобы объяснить "недостаток" массы во Вселенной. До настоящего времени астрономам не удалось получить экспериментальных доказательств, которые бы однозначно подтверждали существование "необычной" материи.

Считается, что основными частицами, составляющими темную материю, являются вимпы (слабовзаимодействующие массивные частицы; термин пока не устоялся в русскоязычной литературе и образован от английской аббревиатуры WIMP - Weakly Interacting Massive Particle). Вимпы можно фиксировать непосредственно, используя специальные детекторы. Обычно они находятся на значительной глубине: земля поглощает большую часть частиц "обычной" материи, которые создают сильный фон.

Детектор должен фиксировать вспышки света, возникающие при столкновении вимпов с другими частицами. Фотоэлектронные умножители позволяют многократно усилить слабый сигнал и "засечь" одиночное столкновение.

Несмотря на защитный "земляной" экран, детекторы фиксируют значительно больше столкновений с участием "обычных" частиц, чем столкновений, в которые вовлечены вимпы. На одно столкновение вимпа приходится в среднем 1х10¹⁹ "обычных" столкновений. Авторы данного исследования утверждают, что им удалось преодолеть эту трудность. Новый детектор является комбинацией двух типов детекторов. Один регистрирует столкновения между нейтронами (частицы, "ответственные" за большую часть фона), а другой - столкновения, в которых участвуют частицы темной материи. В том случае, если столкновение регистрируется одновременно двумя детекторами - скорее всего, это "неинтересное" событие. Если же нейтронный детектор молчит, а второй детектор регистрирует вспышку - велика вероятность, что она вызвана присутствием вимпа.

Сейчас разработанный учеными детектор проходит проверку в Национальной лаборатории в Лос-Аламосе. Затем (если проверка пройдет успешно) его перевезут в одну из подземных лабораторий, где детектор начнет поиски темной материи.