Подземный детектор поймал необъяснимую вспышку — возможно, это тёмная материя

Почти целый век учёные пытаются обнаружить тёмную материю — вещество, из которого, как считается, состоит около восьмидесяти пяти процентов всей Вселенной. Несмотря на такое внушительное количество, поймать его до сих пор никому не удавалось. О наличии тёмной материи исследователи судят исключительно по гравитационному влиянию, которое она оказывает на галактики. Множество лабораторий проводили самые разные эксперименты, но обнаружить само вещество не удавалось никому.

Один из проектов по поиску загадочной материи — гигантский детектор LUX-ZEPLIN, расположенный на глубине около полутора километров под землёй в американском штате Южная Дакота. В основе установки — титановый резервуар, наполненный примерно десятью тоннами сверхчистого жидкого ксенона. Полуторакилометровая толща земли не пропускает к детектору космические частицы, но для тёмной материи такой экран теоретически не должен быть препятствием. Если частица тёмной материи столкнётся с ядром атома ксенона, это должно вызвать всплеск энергии и вспышку света. Увидеть её невооружённым глазом невозможно, но сверхчувствительные камеры способны зафиксировать сигнал.

В реальности всё не так идеально. Детектор постоянно регистрирует фоновый шум: самые разные частицы всё-таки проникают под землю и вызывают множество вспышек в резервуаре. Информация об этих событиях обрабатывается компьютерами, причём иногда обработка длится месяцами и даже годами. Подавляющее большинство сигналов распознаётся как несущественные, поскольку их легко объяснить. Если компьютеру не удаётся разобраться, он отправляет данные на изучение людям, но и они до сих пор не видели в них ничего необычного.

Однако на днях был проанализирован очередной массив информации, полученной за двести двадцать дней наблюдений — с марта 2023 по апрель 2024 года. И среди фонового шума был обнаружен энергетический всплеск, который современная наука не может объяснить ничем иным, кроме как обнаружением частицы тёмной материи.

Пока учёные крайне осторожны в формулировках. Они не заявляют об открытии неуловимого вещества, а лишь делают предположения. Если это действительно была частица тёмной материи, то её масса, возможно, превысила бы массу протона в двести раз.

Предельная обтекаемость формулировок вполне объяснима. В физике элементарных частиц существует строгий порог, по достижении которого можно заявлять об открытии: вероятность случайной ошибки должна быть ничтожно мала. Находка одной-единственной частицы пока даже близко не подходит к такой величине, а значит, предстоит ещё много месяцев наблюдений и обработки огромного количества данных. Одинокая необъяснимая вспышка далеко не означает прорыва в науке.

Почему же исследователи с таким упорством ищут тёмную материю? Причина в том, что устройство окружающего нас мира уже не укладывается в формулы стандартной физики. Выяснилось, что то вещество, которое мы способны наблюдать, составляет лишь около пяти процентов от массы всей Вселенной. Галактики, которые мы видим, движутся так, что их движение можно объяснить только присутствием гигантского количества тёмной материи и тёмной энергии. Но одно дело — предположить, что вокруг нас есть материя, которую мы не видим, и совсем другое — обнаружить её реальное присутствие. Учёные, совершившие такое открытие, могут рассчитывать как минимум на Нобелевскую премию. Впрочем, это вовсе не главный стимул для исследователей. Главный стимул — понять, из чего на самом деле состоит мир, в котором мы живём.