Международная коллаборация
DarkSide представила новые важные результаты
поиска частиц темной материи с детектором DarkSide-50, который
ведет набор данных в национальной лаборатории Гран-Сассо
в Италии. Результаты были объявлены на конференции «Dark
Matter-2018», которая проходила в университете UCLA, Лос-Анджелес, США. Эксперимент проводится
при активном участии ученых НИЦ «Курчатовский институт» из Гатчины и Москвы.
Наличие скрытой массы во Вселенной является
одной из главных нерешенных проблем в современной физике. Имеются убедительные
экспериментальные свидетельства в пользу того, что около 84 % вещества во
Вселенной не излучает и не рассеивает электромагнитные волны и поэтому не
может быть обнаружено с помощью телескопов и космических обсерваторий. Одна
из главенствующих гипотез состоит в том, что скрытая масса состоит из новых
массивных слабовзаимодействующих частиц (WIMPs
или ВИМП), отсутствующих в Стандартной модели физики элементарных частиц,
но предсказываемых рядом теоретических моделей за ее пределами.
Эксперименты по прямому обнаружению
темной материи интенсивно ведутся в течение последних 20 лет. Их целью является
регистрация энерговыделения в активном объеме
детектора, вызванного возможным рассеянием ВИМП на ядрах мишени. Энергия
передачи составляет всего десятки кэВ, тем не менее, в настоящий момент
ряд детекторов, использующих различные методы регистрации ядер отдачи, ведет
набор данных в подземных лабораториях по всему миру.
Детектор DarkSide-50 был спроектирован для поиска ВИМП с массой в области 50 ГэВ/c2.
Одной из наиболее сложных задач эксперимента является подавление фоновых
событий, связанных, в основном, с рассеянием нейтронов. В самом
центре детектора DarkSide-50 находится двухфазная время-проекционная
камера, заполненная 50 литрами сжиженного аргона. Важным преимуществом является использование
сверхчистого подземного аргона, обедненного по радиоактивному изотопу 39Ar,
и эффективной защиты от нейтронов на основе большого жидко-сцинтилляционного
детектора.
Результаты анализа данных,
собранных за 530 дней работы детектора, свидетельствуют о большом потенциале
используемой технологии подавления фона. Детекторы на основе жидкого аргона позволяют
с высокой эффективностью различать естественную радиоактивность
от событий, связанных с ядрами отдачи. Новый метод анализа ионизационных
сигналов с низким энерговыделением позволил детектору
DarkSide-50 существенно расширить область поиска ВИМП, вплоть до масс 1 ГэВ/c2. Разработанные методы позволяют с уверенностью
утверждать, что сигналы от ВИМП не будут пропущены в будущем, более чувствительном,
детекторе DarkSide-20к с массой Ar мишени 20 т, проект которого предложен коллаборацией.
Установка DarkSide-50 расположена в подземной лаборатории Гран-Сассо итальянского Национального Института Ядерной Физики
(INFN). Над экспериментом совместно работают исследовательские институты
из Бразилии, Испании, Италии, Китая, Польши, России, США и Франции. Разработка
и эксплуатация детектора DarkSide-50 были поддержаны международными научными
фондами, в том числе Российским научным фондом.
Доктор физ.-мат. наук
А.В. Дербин