Нейтринный туман может осложнить поиски темной материи
Физики из Китая и Италии обнаружили неожиданный фактор, который дополнительно усложняет и без того весьма непростые поиски темной материи. «Вредителями» оказались пролетающие на бешеной скорости сквозь Землю нейтрино — благодаря своим экзотическим свойствам они могут оттягивать внимание сверхчувствительных детекторов на себя.
Согласно одной из ведущих гипотез, таинственная темная материя (на которую приходится до 85% массы во Вселенной, но которую пока не удалось найти) может состоять из слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMP). Местами, где эти частицы могут быть наконец пойманы и изучены, должен стать ряд новейших лабораторий глубоко под землей: ученые надеются, что толща пород и контейнеры с жидким ксеноном «отфильтруют» все лишнее. Но проблема подкралась с неожиданной стороны.
Дело в том, что звезды, в первую очередь наше Солнце, порождают непрерывный и очень плотный (700 триллионов частиц на квадратный метр в секунду) поток нейтрино. Они обладают почти всеми теми же свойствами, что и гипотетические WIMP — прежде всего, своей несклонностью вступать в какие-либо взаимодействия.
Пока детекторы темной материи были еще весьма несовершенны, это не казалось затруднением. Но теперь физики забили тревогу: как минимум в двух сверхсовременных подземных лабораториях аппаратура начала улавливать нейтрино вместо частиц темной материи. Речь идет о проводимом в лаборатории Цзиньпин (самой глубокой на планете Земля — почти 2,5 километра) эксперименте PandaX-4T и обзоре XENONnT в итальянской Национальной лаборатории Гран-Сассо. Проблема встала настолько неожиданно, что обе исследовательские группы опубликовали статьи в один и тот же день.
Около 0,02% всех солнечных нейтрино образуются при распаде атома бора — вместе с бериллием и позитроном — и легко покидают плазменную оболочку нашей звезды. Попадая на Землю, некоторые из них оказываются подвержены открытому в 2017 году явлению — когерентному упругому рассеянию на ядрах (CEνNS).
И оба детектора на противоположных концах Евразии внезапно начали вместо темной материи фиксировать «нейтринный туман»: итальянский уловил как минимум 11 событий CEνNS, в то время как китайский — все 75. Это открытие можно назвать прорывом в физике элементарных частиц, которая впервые заполучила в свои руки настолько надежный инструмент по обнаружению низкоэнергетических нейтрино (что с удовольствием отметили ученые). Но поиски темной материи из-за этого неожиданного «вторжения» могут снова значительно затянуться.
