Детектор XENONnT сузил область поиска частиц легкой темной материи
Детектор XENONnT не обнаружил ожидаемых следов легкой темной материи. Результат исключает ряд возможных свойств таких частиц, но не доказывает, что они не существуют.
МОСКВА, 28 июля /Новости науки/. Детектор XENONnT в итальянской лаборатории Гран-Сассо не обнаружил сигналов легкой темной материи. Результаты международной коллаборации приняты к публикации в журнале Physical Review Letters.
Физики установили новые ограничения на то, как частицы темной материи массой от 3 до 8 гигаэлектронвольт могут взаимодействовать с обычным веществом. Это существенно сокращает область параметров, в которой ученым предстоит продолжать поиски.
«Мы не наблюдали статистически значимого превышения над ожидаемым фоном», — говорится в статье.
Исследователи проанализировали данные, собранные за 579 дней наблюдений в 2021–2025 годах. Суммарная экспозиция составила 7,83 тонно-года — это произведение массы рабочего вещества на продолжительность измерений.
В отличие от традиционного метода, ученые искали не первичные вспышки света, а только сигнал ионизации. Если неизвестная частица сталкивается с атомом ксенона, она может выбить из него электроны. Под действием электрического поля электроны перемещаются в газовую часть детектора и создают вторичное свечение, которое фиксируют фотоумножители. Такой подход позволяет регистрировать особенно слабые взаимодействия.
Для частиц массой около 5 гигаэлектронвольт эксперимент исключил с 90-процентным уровнем доверия вероятность взаимодействия с нуклонами при сечении выше (6 \times 10^{-45}) кв. см. Физики также улучшили ограничения для взаимодействия темной материи с электронами, аксионоподобных частиц, темных фотонов и моделей с легкими частицами-переносчиками.
XENONnT находится на глубине около 1,4 км под горным массивом Гран-Сассо. В установке используется в общей сложности 8,6 тонны сверхчистого ксенона, из которых 5,9 тонны образуют активную область детектора. Толща горных пород защищает прибор от космических лучей и других помех.
Ранее XENONnT приблизился к так называемому нейтринному туману — области чувствительности, где редкие взаимодействия солнечных нейтрино становятся практически неотличимыми от предполагаемых сигналов темной материи. Новая методика позволила продолжить поиски при еще меньших энергиях.
Физики установили новые ограничения на то, как частицы темной материи массой от 3 до 8 гигаэлектронвольт могут взаимодействовать с обычным веществом. Это существенно сокращает область параметров, в которой ученым предстоит продолжать поиски.
«Мы не наблюдали статистически значимого превышения над ожидаемым фоном», — говорится в статье.
Исследователи проанализировали данные, собранные за 579 дней наблюдений в 2021–2025 годах. Суммарная экспозиция составила 7,83 тонно-года — это произведение массы рабочего вещества на продолжительность измерений.
В отличие от традиционного метода, ученые искали не первичные вспышки света, а только сигнал ионизации. Если неизвестная частица сталкивается с атомом ксенона, она может выбить из него электроны. Под действием электрического поля электроны перемещаются в газовую часть детектора и создают вторичное свечение, которое фиксируют фотоумножители. Такой подход позволяет регистрировать особенно слабые взаимодействия.
Для частиц массой около 5 гигаэлектронвольт эксперимент исключил с 90-процентным уровнем доверия вероятность взаимодействия с нуклонами при сечении выше (6 \times 10^{-45}) кв. см. Физики также улучшили ограничения для взаимодействия темной материи с электронами, аксионоподобных частиц, темных фотонов и моделей с легкими частицами-переносчиками.
XENONnT находится на глубине около 1,4 км под горным массивом Гран-Сассо. В установке используется в общей сложности 8,6 тонны сверхчистого ксенона, из которых 5,9 тонны образуют активную область детектора. Толща горных пород защищает прибор от космических лучей и других помех.
Ранее XENONnT приблизился к так называемому нейтринному туману — области чувствительности, где редкие взаимодействия солнечных нейтрино становятся практически неотличимыми от предполагаемых сигналов темной материи. Новая методика позволила продолжить поиски при еще меньших энергиях.
