Физик Андрей Соколов и его коллеги из совместной лаборатории НГУ и Института ядерной физики СО РАН (Новосибирск) построили прототип детектора темной материи на основе сжиженного аргона и азота. Ученые рассчитывают, что их разработка станет прообразом нового, самого чувствительного устройства по обнаружению частиц темного вещества. О разработке рассказывает вебсайт НГУ.
Внешне новое устройство состоит из серебристого баллона (криостата), из которого во все стороны отходят трубки и провода. Инертный газ находится внутри криостата. Аппарат работает по следующему принципу: известно, что столкновение частиц темной материи с атомами аргона вызывает вспышки энергии и образование свободных радикалов. Информацию о произошедшем столкновении регистрируют высокочувствительные датчики — т.н. фотоэлектронные умножители. В лаборатории работают над их разработкой достаточно давно.
В этот раз ученые решили увеличить число используемых фотоэлектронных увеличителей. К своему удивлению они увидели гораздо больше света, чем раньше. «Виновником» этого неожиданного эффекта оказался азот, небольшое количество которого случайно попало в криостат (обычно газообразный азот используется в подобных экспериментах для откачки воздуха). Выяснилось, что азот в силу своих физических свойств поглощал свет, испускаемый аргоном, и переводил его в ультрафиолетовый спектр, который гораздо легче регистрируется датчиками.
«Идея с переизлучением света от аргона с помощью очень маленькой добавки азота позволит существенно упростить конструкцию детектора, одновременно увеличив чувствительность до предела, который превышает возможности современных установок», — объяснил Андрей Соколов.
К слову, эффект, с которым столкнулись ученые в лаборатории, был описан еще 30 лет назад для веществ комнатной температуры. Однако в данном случае эксперименты идут при низкой температуре.
В настоящее время ученые ведут поиск оптимального соотношения газов и проектируют более крупную установку объемом криостата в 150 л. Но уже сейчас открытие приносит свои плоды: если раньше ученые регистрировали примерно одну вспышку в день, то сейчас они отмечают до нескольких десятков случаев контакта темной материи с атомами газов.
Темная материя — гипотетическая субстанция, которая не испускает электромагнитного излучения (и поэтому невидима), но взаимодействует с ним непосредственно. Считается, что ее количество во Вселенной огромно. В то же время темное вещество крайне редко проявляет себя во взаимодействии с обычной материей. По этой причине его свойства остаются малоизученными.
Ранее портал Научная Россия писал о первых результатах масштабного проекта по картографированию темной материи в окружающем нас пространстве, а также о взаимодействии между собой частиц темной материи.
