Темную материю искали «неправильно»: физики надеются обнаружить вещество с помощью плазмонов

Американские физики предложили искать темную материю с помощью плазмонов – группы движущихся электронов. Команда предположила, что частицы неуловимого вещества легче, чем традиционно считали ученые. Хотя выводы исследования были встречены скептически, многие с интересом отнеслись к новому подходу.

В проекте участвовали эксперты из Национальной ускорительной лаборатории Ферми (Fermilab), Иллинойского и Чикагского университетов. Результаты их работы вдохновили физиков Тонгяна Лина и Джонатана Козачука из Калифорнийского университета Сан-Диего на дальнейшие расчеты.

Проблема детекторов

Ученые десятилетиями стремились доказать, что темная материя, открытая еще в 80-х гг., состоит из слабо взаимодействующих массивных частиц (вимпов или WIMP). Но доказать их существование на практике не удавалось. В теории, вимпы, врезаясь в свободные частицы детектора, могут выбивать из их ядер фотоны или электроны.

«На практике мы не получаем достаточное количество энергии. Детекторы – не скопление свободных частиц. Они состоят из конкретных материалов, свойства которых нужно досконально знать, чтобы понимать происходящие внутри процессы», — объяснил Йонатан Кан, соавтор первого проекта.

До недавнего времени наиболее чувствительные детекторы темной материи основывались на огромных объемах жидкого ксенона. Сейчас ученые внедряют новое поколение более компактных, твердых устройств из германия, кремния и шеелита. Они позволяют уловить столкновения частиц темной материи, создаваемые даже одним электроном.

Новые признаки темной материи

Плазмоны в данной сфере исследований обычно не рассматривались. Хотя детекторы темной материи фиксировали подобные импульсы, специалисты предполагали, что они – результат помех, вроде фоновой радиации. Обнаруживая в низкоэнергетическом диапазоне больше сигналов, чем ожидалось, ученые обычно игнорировали этот феномен.

Проект Fermilab впервые затрагивает данный вопрос. Ученые отметили схожесть «излишних» низкоэнергетических сигналов в несвязанных между собой экспериментах. Часть импульсов возникала в районе 10 Гц/кг массы детектора.

Точно связать плазмоны с обнаружением темной материи ученые пока не могут. Детекторы слишком отличаются друг от друга по составу, местоположению и условиям эксплуатации. Но специалисты планируют продолжить работать в данном направлении.