Охота на тёмную материю в жидком аргоне ✎ экспресс

Оригинал: "Dark Matter Search with the DEAP-3600 Detector using the Profile Likelihood Ratio Method"
· DEAP Collaboration, P. Adhikari, R. Ajaj, M. Alpízar-Venegas, P. -A. Amaudruz, J. Anstey, D. J. Auty, M. Baldwin, M. Batygov, B. Beltran, A. Bigentini, C. E. Bina, W. Bonivento, M. G. Boulay, J. F. Bueno, P. M. Burghardt, A. Butcher, M. Cadeddu, B. Cai, M. Cárdenas-Montes, S. Cavuoti, Y. Chen, S. Choudhary, B. T. Cleveland, R. Crampton, S. Daugherty, P. DelGobbo, P. Di Stefano, G. Dolganov, L. Doria, F. A. Duncan, M. Dunford, E. Ellingwood, A. Erlandson, S. S. Farahani, N. Fatemighomi, G. Fiorillo, R. J. Ford, D. Gahan, D. Gallacher, A. Garai, P. García Abia, S. Garg, P. Giampa, A. Giménez-Alcázar, D. Goeldi, P. Gorel, K. Graham, A. Grobov, A. L. Hallin, M. Hamstra, S. Haskins, J. Hu, J. Hucker, D. Huff, T. Hugues, A. Ilyasov, B. Jigmeddorj, C. J. Jillings, A. Joy, G. Kaur, A. Kemp, M. Khoshraftar Yazdi, M. Kuźniak, F. La Zia, M. Lai, S. Langrock, B. Lehnert, J. LePage-Bourbonnais, M. Lissia, L. Luzzi, I. Machulin, P. Majewski, A. Maru, J. Mason, A. B. McDonald, T. McElroy, J. B. McLaughlin, C. Mielnichuk, L. Mirasola, A. Moharana, J. Monroe, A. Murray, M. Needs, C. Ng, G. Oliviéro, M. Olszewski, S. Pal, D. Papi, B. Park, M. Perry, V. Pesudo, T. R. Pollmann, F. Rad, C. Rethmeier, F. Retière, I. Rodríguez García, L. Roszkowski, R. Santorelli, F. G. Schuckman II, N. Seeburn, S. Seth, V. Shalamova, P. Skensved, T. Smirnova, N. J. T. Smith, K. Sobotkiewich, T. Sonley, J. Sosiak, J. Soukup, R. Stainforth, M. Stringer, J. Tang, P. Taylor, R. Turcotte-Tardif, E. Vázquez-Jáuregui, G. Vera Díaz, S. Viel, B. Vyas, M. Walczak, J. Walding, M. Ward, S. Westerdale, R. Wormington, A. Zuñiga-Reyes
arXiv:2603.13965 · 2026-03-14 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 1 мин
Детектор с жидким аргоном искал частицы тёмной материи, но нашёл лишь пылинки.

В глубине канадской шахты стоит бочка с 3269 килограммами жидкого аргона — прозрачной жидкости, похожей на очень холодную воду. Эта бочка — детектор DEAP-3600, и её задача — поймать частицы тёмной материи, которые, как считается, пронизывают Вселенную, но почти не взаимодействуют с обычным веществом.

За 790,8 дней наблюдений детектор не зафиксировал ни одного убедительного сигнала от тёмной материи. Зато он уловил множество ложных сигналов от крошечных пылинок, плавающих в аргоне. Эти пылинки испускают альфа-частицы, которые детектор принимает за искомые частицы. Чтобы отличить одно от другого, учёные использовали три признака: энергию события, форму импульса света и место, где оно произошло.

Тёмная материя не излучает свет и не отражает его — её можно заметить только по гравитации. Поэтому детекторы прячут глубоко под землёй, чтобы отсечь космические лучи.

Новый анализ позволил исключить некоторые диапазоны масс для частиц тёмной материи. Например, для массы 100 ГэВ (примерно в 100 раз тяжелее протона) верхний предел на вероятность взаимодействия с ядром аргона составил 3,4 × 10⁻⁴⁵ см². Это невероятно мало: если представить ядро аргона размером с футбольное поле, то частица тёмной материи должна попасть в него с точностью до миллиметра, чтобы оставить след.

Пылинки — главный враг таких экспериментов. Одна пылинка может создать сотни ложных сигналов, и учёным пришлось разработать специальные методы, чтобы их отсеивать.

Этот результат не закрывает поиски, но сужает область, где тёмная материя может прятаться. Следующие детекторы будут ещё больше и чище, и, возможно, однажды бочка с аргоном всё же уловит неуловимую частицу.

Жидкий аргон в детекторе холоднее, чем поверхность Плутона: его температура около минус 186 градусов Цельсия.

Учёные
Fritz ZwickyVera RubinFrank WilczekRoberto D. PecceiHelen QuinnR. Brent Tully
Понятия
жидкий аргон лз поиск аксионной тёмной материи методы обнаружения тёмной материи детектирование нейтрино в жидком аргоне XENONnT диапазон масс жидкий ксенон