Вы один из авторов этой статьи? Напишите нам с рабочей или университетской почты, указав arXiv ID этой статьи, и мы подтвердим вас и дадим доступ к редактированию этой страницы.
Вы автор работы и видите, что мы что-то упустили или поняли неточно? Напишите нам: тема письма уже содержит номер статьи. Мы прочитаем, учтём и поправим разбор.
Подземный детектор поймал неуловимые частицы Солнца и поставил новый предел для тёмной материи.
📄 Показана версия «Просто» — «Популярно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить.
Глубоко под Апеннинскими горами, в чане с тремя тоннами жидкого ксенона, раз в несколько дней что-то едва заметно вздрагивает. Это солнечное нейтрино — частица-призрак, рождённая в термоядерном пекле Солнца, — пролетела 150 миллионов километров сквозь пустоту и горную породу, чтобы наконец столкнуться с ядром ксенона. Детектор XENONnT, словно терпеливый ловец жемчуга, семь лет собирал такие редкие всплески света и накопил их достаточно, чтобы уверенно заявить: сигнал есть.
Нейтрино почти не взаимодействуют с веществом — триллионы таких частиц проходят через ваше тело каждую секунду, не задев ни одного атома. Но иногда, очень редко, нейтрино ударяет прямо в ядро ксенона, и то отскакивает, как бильярдный шар от удара кия. Вспышка света от этого отскока и есть добыча детектора. За семь лет наблюдений физики насчитали около 11 таких событий от нейтрино, родившихся при распаде бора-8 в недрах Солнца. Это позволило измерить поток солнечных нейтрино — он совпал с прежними оценками, но теперь с лучшей точностью.
Солнечные нейтрино — не только вестники из центра звезды, но и фон, который мешает искать тёмную материю. Когда чувствительность детектора достигает определённого порога, сигнал от нейтрино становится неотличим от гипотетических частиц тёмной материи — наступает «нейтринный туман».
Этот туман и стал главным ограничением для охоты на лёгкую тёмную материю. Учёные увеличили время наблюдения на 93% по сравнению с прошлым поиском, но чувствительность к гипотетическим частицам массой 5 ГэВ (примерно как пять протонов) выросла всего на 10%. Дальнейшее накопление данных почти не поможет: нейтринный фон уже не перекричать. Зато те же данные позволили измерить угол смешивания в слабом взаимодействии при сверхнизких энергиях — величину, которая проверяет Стандартную модель физики частиц. Пока всё сходится с теорией, но теперь у нас есть линейка, чтобы мерить отклонения.
Так подземный детектор, построенный для поиска тёмной материи, стал ещё и точным инструментом для изучения Солнца и фундаментальных сил. Каждый пойманный призрак — это и весточка из центра звезды, и строгий экзамен для наших представлений о Вселенной.
За время семилетнего эксперимента через детектор XENONnT прошло около $10^{28}$ солнечных нейтрино, но лишь примерно 11 из них оставили заметный след — настолько эти частицы нелюдимы.
В романе Артура Кларка «Солнечная буря» нейтрино используются для связи сквозь толщу Земли — почти как в реальном эксперименте, где частицы проходят сквозь горы, не замечая их.
Хорошо читаетсяМноговато текстаНепонятноОтличноСуховато