Под землей начали поиск загадочного темного света

Китайские физики, работающие в коллаборации China Dark Matter Experiment (CDEX), начали поиск гипотетических частиц, называемых темными фотонами и являющихся кандидатами на роль темной материи. Им удалось раскрыть возможные свойства загадочных частиц, что поможет их найти в будущем. Статья с результатами научной работы опубликована в журнале Physical Review Letters.

Для поиска частиц физики использовали экспериментальную установку в лаборатории Цзиньпин (CJPL), находящуюся под землей на глубине 2,4 тысячи метров. Она состоит из трех цепочек германиевых детекторов с тремя элементами, окруженных очищенной медной оболочкой толщиной 20 сантиметров, которая защищает от фоновой радиации. Вся конструкция погружена в жидкий азот для поддержания низкой температуры.

Если темные фотоны существует, то одним из способов их обнаружения является взаимодействие с германиевыми детекторами в процессе, аналогичном фотоэлектрическому эффекту с участием обычных частиц света. Источником темных фотонов может быть Солнце, и частицы с низкой массой около 100 электронвольт составляют нижнюю границу предела обнаружения для экспериментальной установки.

Исследователи проанализировали данные, собранные с февраля 2017-го по август 2018 года. Хотя сигналов, указывающих на существование темных фотонов, обнаружено не было, ученые установили новые ограничения на свойства легких частиц темной материи, в том числе параметры смешивания с фотонами из Стандартной модели и то, каким образом они могут взаимодействовать с обычной материей.

В дальнейшем ученые планируют усовершенствовать экспериментальную установку, что предусматривает использование более крупного криогенератора с жидким азотом объемом 1,7 тысячи кубических метров и дополнительных германиевых детекторов весом до 100 килограммов.