XENON1T-detektorn, den största sökningen efter "tung" mörk materia, uteslutit förekomsten av ljusa former av mörk materia och "famlade" de första antydningarna om förekomsten av oväntat tunga partiklar av detta mystiska ämne, sa projektdeltagarna på en presskonferens i det italienska laboratoriet i Gran Sasso.
”Hittills är det bara en sak som kan sägas - denna fördömda partikel gömmer sig fortfarande för oss. Å ena sidan hittade vi inte spår av dess existens i massområdet upp till 200 GeV. Å andra sidan utesluter våra modeller inte förekomsten av tyngre WIMP: er. Vi har till och med antydningar av detta i uppgifterna, även om deras statistiska betydelse är liten - bara en sigma, och jag skulle vilja tro att detta inte är en olycka,”sa Elena Aprile, en officiell representant för XENON1T-samarbetet.
Världen bakom en mörk skärm
Under lång tid trodde forskare att universum består av den materia som vi ser och som utgör grunden för alla stjärnor, svarta hål, nebulosor, dammkluster och planeter. Men de första observationerna av stjärnornas rörelsehastighet i närliggande galaxer visade att stjärnorna i deras utkanter rör sig i dem med en omöjligt hög hastighet, vilket var ungefär 10 gånger högre än beräkningarna baserade på massorna av alla stjärnorna i dem visade.
Anledningen till detta, enligt forskare idag, var den så kallade mörka materien - ett mystiskt ämne, som står för cirka 75% av materialmassan i universum. Vanligtvis har varje galax cirka 8-10 gånger mer mörk materia än sin synliga kusin, och denna mörka materie håller stjärnorna på plats och hindrar dem från att spridas.
Idag är nästan alla forskare övertygade om existensen av mörk materia, men dess egenskaper, förutom dess uppenbara gravitationspåverkan på galaxer och galaxkluster, förblir ett mysterium och ett föremål för kontrovers bland astrofysiker och kosmologer. Under lång tid antog forskare att det var sammansatt av superheavy och "kalla" partiklar - "wimps", som inte visar sig på något sätt, utom för att locka synliga kluster av materia.
Forskare försöker hitta sådana partiklar idag med gigantiska underjordiska detektorer fyllda med absolut ren xenon. Kärnorna i ädelgasatomerna, som tidigare antagits av forskare, var tvungna att interagera med "WIMP: erna" på ett speciellt sätt, vilket kunde upptäckas genom att observera ljusblinkar i den flytande xenonen.
Kampanjvideo:
Under de senaste två decennierna har forskare skapat ungefär ett dussin av dessa detektorer med ökande volym och massa, varav ingen har kunnat upptäcka spår av xenon-WIMP-interaktioner. Särskilda förhoppningar fästes på XENON1T-projektet - en detektor som byggdes i det italienska laboratoriet Gran Sasso 2014 och innehöll rekord 3,5 ton xenon, vilket är ungefär tio gånger så mycket som alla konkurrenter.
Nyckeln till universum
De första resultaten, presenterade av XENON1T-teamet i november förra året, visade sig igen vara "noll" - ett team med mer än hundra fysiker från 21 länder i världen kunde inte hitta några betydande spår av förekomsten av "WIMPs" i ett mycket brett spektrum av massor och energier.
Aprile och hennes kollegor presenterade idag resultaten av sin analys av hela datasatsen, vilket i allmänhet bekräftade deras preliminära resultat, med några mindre undantag. Som forskarna noterar lyckades de utesluta möjligheten att det finns ljusa "WIMP: er" med massor från 6 till 30 GeV, och nästan noll chansen att upptäcka partiklar med en massa på upp till 200 GeV.
Å andra sidan motsäger inte de uppgifter de har samlat och enligt Aprile själv tyder på att partiklar av mörkt material faktiskt har en mycket högre massa än fysiker tidigare antog.
”Vår uppgift nu är väldigt enkel - vi behöver bara fortsätta att observera och samtidigt sänka ljudnivån och öka känsligheten. Som det verkar för mig kommer vi antingen att kunna gå till VIMP efter nästa uppdatering av detektorerna, eller så kommer vi äntligen att stänga frågan om deras existens, fortsätter fysikern.
Enligt henne monterar XENON1T-deltagarna redan en ny version av detektorn, massan av xenon i vilken kommer att höjas till fyra ton, och störningsnivån kommer att sänkas med minst tio gånger. Installationen kommer att slutföras i år och den kommer att få de första vetenskapliga uppgifterna i mitten av 2019.
