Охотник Галина Григорівна    
Меню сайту
Категорії розділу
Шкільні новини [5]
Новини освіти [19]
Наука і Технології [1038]
Новини космонавтики [124]
Методичний кабінет [7]
Хмаринка тегів
Міні-чат
Конкурси

конкурс сайтов
Наше опитування
Оцініть мій сайт
Всього відповідей: 378
Статистика
Форма входу
Соціальні мережі
Популярні програми
Головна » 2013 » Листопад » 2 » Объявлены первые результаты эксперимента LUX по поиску частиц тёмной материи
00:07
Объявлены первые результаты эксперимента LUX по поиску частиц тёмной материи

Как мы уже упомянули, LUX занимается прямым наблюдением вимпов, в отличие, к примеру, от детектора CDMS ("Криогенный поиск тёмной материи"), который ищет лишь следы присутствия этих частиц. Это значит, что Большой подземный ксеноновый детектор фиксирует случаи взаимодействия частиц тёмной материи с частицами материи обычной. А так как то, что эти два вида вещества действительно взаимодействуют, известно наверняка, учёные не сомневаются, что результаты будут положительными.

Фотоумножительные трубки усиливают сигнал единичного фотона. Они способны зафиксировать выход даже одной частицы света после столкновения вимпов с ядрами ксенона (фото Matt Kapust, Sanford Underground Research Facility).

Но есть несколько сложностей, которые необходимо учитывать. Вимпы — лишь один из видов гипотетических частиц, из которых может состоять тёмная материя. Физики-теоретики также говорили о том, что она может состоять и из обычных тёмных атомов, а значит, и тёмных электронов, взаимодействующих каким-то образом (явно отличным от обычного электромагнитного взаимодействия) с тёмными фотонами.

 

Если это действительно так, то тёмная материя должна состоять из обычного барионного вещества, которое просто обладает непривычными для нас свойствами, но учёные больше склоняются к идее о существовании небарионной тёмной материи.

Небарионная тёмная материя может состоять из множества различных частиц. И тут не последнюю роль играют нейтрино: тяжёлые виды этих неуловимых, но вездесущих частиц могут составлять крупную часть холодной тёмной материи.

Помимо вимпов, тяжёлых нейтрино и тёмных атомов, физики говорили об аксионах, которые также являются гипотетическими частицами, и космионах. Впрочем, последних не так давно исключили из кандидатов на роль частиц тёмной материи.

Сотрудники проекта LUX работают с внутренней частью детектора в стерильной комнате, прежде чем поместить прибор в титановый криостат (фото Matt Kapust, Sanford Underground Research Facility).

Детектор LUX сосредоточен именно на вимпах, и в своём роде он лучший. Наученные опытом прошлых лет, когда физики постоянно объявляли об обнаружении частиц тёмной материи, а потом это оказывалось фоновым явлением, сотрудники проекта приложили немало усилий, чтобы сделать LUX самым чувствительным в мире детектором и исключить вероятность "открытия" столкновений обычных частиц.

 

Более сотни специалистов из 17 научных институтов и университетов по всему миру на протяжении трёх месяцев, а точнее, 85 дней неустанно следили за работой ксенонового детектора. О вимпах до сих пор известно очень немного, загадкой остаётся даже их приблизительная масса. Но учёные воспользовались результатами экспериментов своих предшественников, чтобы точно понимать, с чем они имеют дело.

Как сообщается в пресс-релизе, детектор LUX обладает пиком чувствительности для вимпов массой в 33 гигаэлектронвольта (ГэВ), и это втрое точнее, чем самый точный из предшествующих экспериментальных детекторов тёмной материи. Также LUX обладает в 20 раз большей, чем у других приборов, чувствительностью к вимпам малой массы, существование которых было предсказано сотрудниками аналогичных предыдущих экспериментов.

Уже упомянутый нами проект CDSM как раз заявил о том, что вимпы могут обладать массой 8,6 ГэВ, что значительно меньше, чем предполагали теоретики. В апреле 2013 года было объявлено о трёх случаях обнаружения следов таких частиц. К этому событию физики отнеслись с особым вниманием — одной из целей всего эксперимента было подтвердить или опровергнуть существование вимпов малой массы. Но об этом чуть позже.

Во избежание попадания в детектор космических лучей и других частиц материи, прибор поместили на 4850 метров под землю, куда лишь немногие частицы, кроме вимпов, конечно же, могут проникнуть. LUX располагается в стерильном помещении в большом резервуаре с чистой водой.

Детектор LUX находится в подземной лаборатории, что практически исключает возможность попадания в него космических лучей (фото Matt Kapust, Sanford Underground Research Facility).

"Это значительно упрощает наблюдение за столкновениями вимпов с ядрами ксенона", — говорит Рик Гайтскелл (Rick Gaitskell), физик из университета Брауна, сотрудник проекта и один из ведущих прошедшего семинара.

Сам детектор представляет собой 1,82-метровый титановый бак, наполненный более чем 300 килограммами жидкого ксенона, охлаждённого до -65 градусов по Цельсию. Принцип работы устройства относительно прост: когда вимп попадает в детектор, то сталкивается с атомом ксенона, который отскакивает от соседних атомов и испускает фотоны и электроны. Электроны отправляются электрическим полем вверх, и начинают взаимодействовать с тонким слоем ксенонового газа на поверхности чана, испуская всё больше фотонов.

 

Детекторы света, расположенные сверху и снизу от чана, способны зафиксировать выход даже единичного фотона, поэтому местоположение двухфотонных сигналов (один появится у поверхности, а другой — в точке столкновения), можно определить с точностью до нескольких миллиметров. А по интенсивности сигнала можно вычислить энергию взаимодействия.

 

LUX был установлен в лаборатории летом 2012 года. В феврале 2013 года титановый чан заполнили жидким ксеноном, а непрерывная работа по прямому наблюдению стартовала в августе и не прекращалась до октября. За 85 дней проведения эксперимента было зафиксировано 160 случаев предположительного попадания вимпов в детектор, то есть чуть менее 1,9 событий в день.

Масса частиц тёмной материи, согласно вычислениям физиков, должна составлять около 33 гигаэлектронвольт. Именно о таких частицах и отчитались сотрудники эксперимента.

Сотрудники проекта LUX — Дэн МакКинси (слева) и Рик Гайтскелл (справа) (фото Matt Kapust, Sanford Underground Research Facility).

Но помимо взаимодействия тяжёлых вимпов с ядрами ксенона, учёные также зафиксировали 1550 возможных случаев попадания в детектор вимпов малой массы, о которых говорили сотрудники проекта "Криогенный поиск тёмной материи". В правдоподобности того, что "лёгкие" вимпы действительно существуют, физики выражают большие сомнения, поскольку их наличие попросту не вписывается в расчёты.

Планирование следующего этапа эксперимента, который будет проходить в течение следующих двух лет (с 2014 по 2016 год) уже идёт полным ходом. Сотрудники проекта понимают, что главное преимущество детектора LUX состоит в его больших размерах и потому, чтобы ещё повысить точность наблюдений, следующий прибор сделают значительно больше.

 

Новый детектор будет представлять собой титановый чан, наполненный 7 тоннами жидкого ксенона и помещённый в 72000-литровый бассейн с чистейшей водой. В эксперименте, который будет называться LUX-ZEPLIN, примет участия и команда проекта LUX, и новые сотрудники из других научных центров.

Подробную статью о первичных результатах эксперимента по поиску частиц тёмной материи можно найти на сайте проекта.

Также по теме:
Мир замер в ожидании больших новостей о тёмной материи
Стартовал пятилетний проект по наблюдению за тёмной энергией 
В Миннесоте обнаружены следы тёмной материи
Детектор из золота и ДНК поможет доказать существование тёмной материи
Учёные CERN зафиксировали следы тёмной материи в космосе

Категорія: Наука і Технології | Переглядів: 295 | Додав: звезда | Рейтинг: 5.0/1
Всього коментарів: 0
Додавати коментарі можуть лише зареєстровані користувачі.
[ Реєстрація | Вхід ]
Пошук
Фраза дня
Календар
«  Листопад 2013  »
ПнВтСрЧтПтСбНд
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930
Свята та події
Календар свят і подій. Листівки, вітання та побажання
Прогноз погоди
Дніпродзержинськ 
Архів записів
Час життя сайту
Друзі сайту
Освітній портал Сайт о космосе,НЛО,аномалиях Банк Интернет-портфолио учителей Освітній портал MyReferatik
Новини
Copyright MyCorp © 2017Створити безкоштовний сайт на uCoz