Никто её не видел, но Австралия готовит ловушку: Опубликованы чертежи нового детектора темной материи
Австралийские физики готовятся к решающей проверке одной из самых спорных гипотез о тёмной материи. Опубликовав детальный технический проект детектора SABRE South, они по сути бросили вызов итальянскому эксперименту DAMA/LIBRA, который на протяжении десятилетий фиксирует сигнал, природу которого не может объяснить никто другой. Если расчёты верны, результат станет сенсацией или раз и навсегда закроет тему.
Охота на «ветер» в подземелье
Главная интрига заключается в так называемом «годовом эффекте». DAMA/LIBRA, расположенная в итальянских Альпах, утверждает, что регистрирует количество взаимодействий, которое циклически меняется в течение года. Пик приходится на лето, минимум — на зиму. Одна из теорий объясняет это движением Земли сквозь гало тёмной материи: планета буквально «плывёт» против течения невидимых частиц (WIMP) и обратно по нему.
Проблема в том, что ни один другой эксперимент в мире не смог воспроизвести эти данные. SABRE South, который будет установлен в бывшей золотой шахте Ставелл в Австралии, станет «контрольным выстрелом». Логика проста: если частицы тёмной материи действительно существуют и вызывают этот эффект, то в Южном полушарии пик сигнала должен наблюдаться со сдвигом в полгода. Подтверждение этого факта станет прямым доказательством существования WIMP-частиц.
Как устроена ловушка для невидимки
Сердце установки — сверхчистые кристаллы йодида натрия (NaI). Выбор материала не случаен: он идентичен тому, что используется в DAMA/LIBRA, что гарантирует корректность сравнения. Идея в том, что если частица тёмной материи столкнётся с ядром атома в кристалле, это вызовет крошечную вспышку света — сцинтилляцию.
Однако ожидаемый сигнал настолько слаб, что его легко заглушить фоновым шумом. Космические лучи, радиоактивность горных пород и даже собственные материалы детектора могут создать ложное срабатывание. Для защиты установку погружают на километровую глубину (толща породы отсекает космическое излучение), а сами кристаллы окружают жидким сцинтиллятором. Эта жидкость работает как «вето-детектор»: если частица извне пройдёт через неё перед попаданием в кристалл, система зафиксирует ложное событие и отбросит его.
Долгая дорога к финалу
Проект SABRE South — результат почти десяти лет работы. Оборудование уже начало путь в подземную лабораторию SUPL, и сбор данных должен начаться к концу 2025 года. Для молодых учёных, таких как аспирант Лаклан Миллиган, это уникальная возможность увидеть рождение эксперимента с нуля.
Независимо от того, подтвердит ли SABRE South данные DAMA/LIBRA или опровергнет их, результат будет иметь колоссальное значение. В первом случае человечество получит первое прямое доказательство существования тёмной материи. Во втором — придётся искать новое объяснение для «годового эффекта», что также может привести к пересмотру фундаментальных моделей физики.
Итальянский эксперимент DAMA/LIBRA работает с 1990-х годов и накопил статистику, которую его команда трактует как обнаружение тёмной материи. Однако многолетние попытки других коллабораций (например, XENON, LUX, PandaX) повторить этот успех не увенчались успехом. SABRE South — первая попытка проверить данные DAMA/LIBRA в другом полушарии, что делает его ключевым экспериментом десятилетия. Если сигнал подтвердится, это не только докажет существование WIMP, но и откроет новую эру в астрофизике — эру прямого детектирования тёмной материи.
