Нейтринный туман: новая помеха в поисках темной материи?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Погоня за темной материей — одна из самых захватывающих и сложных задач современной физики. Ученые, словно сыщики, идут по еле заметным следам, пытаясь выследить неуловимую субстанцию, составляющую, по предположениям, значительную часть Вселенной. Но как будто мало существующих трудностей, на пути исследователей может возникнуть еще одно препятствие — «нейтринный туман».

Темная материя, эта загадочная составляющая космоса, не взаимодействует со светом, проявляя себя лишь гравитационно. Для ее обнаружения физики используют изощренные детекторы, размещенные глубоко под землей, защищенные от потока космических лучей километрами горных пород. Идея проста: вимпы (слабо взаимодействующие массивные частицы) — главные кандидаты на роль частиц темной материи — должны, хоть и крайне редко, сталкиваться с ядрами обычных атомов. Регистрация этих столкновений и есть цель экспериментов.

Нейтринный детектор, вольная интерпретация
Нейтринный детектор, вольная интерпретация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Одним из перспективных методов является использование детекторов, заполненных жидким ксеноном. Однако нейтрино, рождающиеся в недрах Солнца, также способны достигать этих подземных лабораторий и взаимодействовать с ксеноном, создавая фон, который может быть ошибочно принят за сигнал от темной материи. Этот фон и называют «нейтринным туманом».

Недавние результаты экспериментов PandaX-4T (Китай) и XENONnT (Италия) указывают на возможное проявление этого эффекта. Оба эксперимента зафиксировали события, которые могут быть интерпретированы как рассеяние солнечных нейтрино на ядрах ксенона. Хотя статистическая значимость этих результатов пока недостаточна для однозначного утверждения об открытии, они вызывают серьезный интерес и заставляют задуматься о влиянии «нейтринного тумана» на дальнейшие поиски темной материи.

Неотслеженные данные US2 в пределах (черный) и за пределами (серый) FV. Пурпурные и синие круги соответствуют круговым срезам ФВ в Run0 и Run1, соответственно, а зеленый круг представляет собой дополнительный цилиндрический срез в Run1 из-за дисфункциональных ПМТ.
Неотслеженные данные US2 в пределах (черный) и за пределами (серый) FV. Пурпурные и синие круги соответствуют круговым срезам ФВ в Run0 и Run1, соответственно, а зеленый круг представляет собой дополнительный цилиндрический срез в Run1 из-за дисфункциональных ПМТ.
Автор: Zihao Bo et al. (PandaX Collaboration) Источник: journals.aps.org

Интересно, что оба эксперимента используют жидкий ксенон, но отличаются глубиной расположения и чувствительностью. PandaX-4T, расположенный глубже, зарегистрировал больше событий, но столкнулся с более высоким уровнем фонового шума. XENONnT, хоть и менее «зашумлен», показал меньшую статистику событий.

Ключевым процессом, ответственным за возникновение «нейтринного тумана», является когерентное упругое рассеяние нейтрино на ядрах (CEνNS). В этом процессе нейтрино взаимодействует не с отдельными протонами или нейтронами ядра, а с ядром как целым. Этот эффект был предсказан теоретически и экспериментально подтвержден на ускорителях, но его наблюдение для нейтрино низких энергий, таких как солнечные, представляет значительную сложность.

График US2 в Run0 и Run1 в пересчете на количество ионизированных электронов против ширины, наложенный на контуры катода (зеленый), MD (желтый) и в ROI (пурпурный пунктир). Заштрихованная серым цветом область обозначает зону обзора. На верхней и правой панелях показаны одномерные проекции в и ширины, с суммированными наилучшими вкладами от катода (зеленый), МД (желтый) и (пурпурный). Пунктирные пурпурные кривые (без суммирования) представляют собой наилучшие распределения.
График US2 в Run0 и Run1 в пересчете на количество ионизированных электронов против ширины, наложенный на контуры катода (зеленый), MD (желтый) и в ROI (пурпурный пунктир). Заштрихованная серым цветом область обозначает зону обзора. На верхней и правой панелях показаны одномерные проекции в и ширины, с суммированными наилучшими вкладами от катода (зеленый), МД (желтый) и (пурпурный). Пунктирные пурпурные кривые (без суммирования) представляют собой наилучшие распределения.
Автор: Zihao Bo et al. (PandaX Collaboration) Источник: journals.aps.org

Таким образом, «нейтринный туман», порождаемый солнечными нейтрино, может стать серьезной помехой в поисках темной материи. Физикам предстоит разработать новые методы анализа данных, чтобы отделить сигнал от вимпов от фона, создаваемого нейтрино. Это открывает новые горизонты в изучении как темной материи, так и самих нейтрино, этих загадочных «призрачных частиц» Вселенной. Дальнейшие эксперименты и усовершенствование детекторов помогут пролить свет на эти фундаментальные вопросы современной физики.

21 комментарий

Добавить комментарий

S
Плохому танцору и яйца мешают (tm)
HET
«Наука через призму времени» — знатная помойка для хранения бессмысленных текстов.
Не лучше ли трудится, чем забивать интернет этими помоями?
М
Интересно. А чего вы постеснялись дать название «российского научного журнала»? Про который никто не знает и про который можно прочесть только на сайте «журнала»? Который не упоминается даже в российской Википедии. «Журнал», не имеющий печатный версии, перевода на иностранные языки, «журнал», существующий за счёт авторов публикаций (публикации в журнале платные). «Журнал», в котором рецензирование поступающих статей — внутреннее. Т.е. редакция сама решает, публиковать статью или нет. Поскольку авторы платят, то трудно говорить об объективности. А о профессионализме «экспертов» вообще нельзя говорить: журнал вообще обо всей науке, а экспертов, знающих ВСЁ, не бывает.
Также добавлю, что автор комментария Евгений Тихомиров, сообщивший, что «тёмная материя найдена, смотрите, мол, статьи какие-то в „российском журнале“», сам является автором всех упомянутых «статей».
1
Вы бы школьную программу осилили с дипломом, а не справкой, для начала. И пафоса поукавить бы вам, бездарю… А то выглядите клоуном. Не надо так, пожалуйста.
a
Нейтрино материя представляет собою семейство ансамблей материи из канонического ряда материи электрино и позитрино, из феноменологии мейнстрима, отличного от принятого из мира фотона.
a
Нейтрино материя представляет собою семейство ансамблей материи из канонического ряда материи электрино и позитрино, из феноменологии мейнстрима, отличного от принятого из мира фотона.

И вообще, какой там туман?
И что ещё за нейтрино?
1962 Саката (Sakata Shoichi): нейтрино неисчерпаем, как и атом…
a
А о электрино и позитрино ничего не знаете?
a
А жаль, могли бы погуглить… Узнали бы красоту мироздания…
a
Это мои открытия, смотрите vixra.ofg, гуглите… https://vixra.org/pdf/2205.0114v1.pdf
a
Комментировать не нужно…
Это практики, а не теория… Феноменология современного мейнстрима ограничена миром фотона…
Мой мейнстрим неограничен даже миром фотино, миром неофотино, миром нео0фотино,…
a
Комментировать не нужно… раз у вас есть ужас и вы не являетесь коллегой, и не воспринимаете предложенный файл… невидимая материя и есть электрино и позитрино, а их можно увидеть с помощью только фотино, неофотино и другими, из этого ряда канонического феноменологии, отражающей природу, материями ...
Это практики, а не теория… Феноменология современного мейнстрима ограничена миром фотона…
Мой мейнстрим неограничен даже миром фотино, миром неофотино, миром нео0фотино,…
a
Материя это есть электрино, позитрино, фотино, неофотино, неоэлектрино, неопозитрино,… неоNфотино, неоNпозитрино, неоNэлектрино, — где N есть 0, 1, 2, ..., N.
a
Ответа нет… А за что +1?
a
Не плюса, не Иванова мне не видно… отсылает к индейцам меня…
E
Из коментов узнал больше чем из курса физики в универе, обожаю хобот, пойду завтракать хлопьями глюонных кварков с антимолоком.
1
Конечно, когда 2 пациента с бредом изобретательсива встречаются, и не такое может произойти 😮‍💨
a
Жаль, что не догоняете, как на своём собственном сайте комментируете здесь, но изолированы от мира…
А надеялся обнаружить коллегу с пониманием, по понятиям с понятием… аксиом и постулатов…
Хотя бы любознательность, коллега включит в мировоззрении своём… диалоги по существу, по элементарным шагам, последовательно…
Диалектика…

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Почему современные болиды стали тише: куда исчез рёв гоночных моторов?

Раньше звук болида Формулы-1 было сложно перепутать с чем-либо другим. Высокочастотный рёв двигателя разносился по всей трассе, а во время разгона казалось, что мотор буквально разрывает воздух....

Керосинка наносит ответный удар. Ретро-дизайн и современная яркость. Обзор Moslighting MOS-M1

Огромная ёмкость аккумулятора, теплый и яркий нейтрально-белый свет, плавная регулировка яркости и уютная внешность старой-доброй «керосинки». Кемпинговый фонарик от Moslighting в очередной раз...

В холодную или кипящую воду класть картофель: почему результат получается разным

Казалось бы, что может быть проще варёной картошки? Почистили клубни, положили в кастрюлю, залили водой и поставили на плиту. Но даже здесь возникает вопрос, из-за которого хозяйки могут...

Красный плюс на светофоре: что означает этот сигнал и как правильно действовать водителю

На сложных перекрёстках в ряде стран можно встретить светофор с дополнительной секцией, в которой горит красный символ в виде плюса. Этот сигнал вызывает вопросы даже у опытных водителей, привыкших...

Почему нельзя ждать, пока гейзерная кофеварка зашипит, и зачем макать ее в холодную воду: как сварить дома густой кофе без горечи

Характерное бурление и шипение, которые раздаются из гейзерной кофеварки в конце ее работы, большинство людей воспринимают как сигнал о том, что кофе готов. Однако замеры температуры и давления...

Инструкция по сборке Вселенной: почему для симуляции одного человека хватит энергии настольной лампы

В чилийской пустыне Атакама, на высоте двух с половиной тысяч метров, работают телескопы Паранальской обсерватории. Свет далеких галактик, который улавливают здешние зеркала, летит сквозь космос...