Физики окончательно опровергли обнаружение темной материи на детекторе DAMA/LIBRA

Научный коллектив эксперимента COSINE-100 окончательно опроверг заявления участников проекта DAMA/LIBRA, объявивших 10 лет назад об открытии частиц "тяжелой" темной материи. Полные результаты проведенной ими проверки замеров DAMA/LIBRA были опубликованы в статье в журнале Science Advances.

"Детектор COSINE-100, построенный на базе тех же материалов и принципов, что и DAMA/LIBRA, был создан специально для проверки заявлений об открытии темной материи. Наша установка обладает более высокой чувствительностью, чем ее предшественник, однако за почти два года наблюдений мы не зафиксировали никаких сигналов, порожденных темной материей", - пишут исследователи.

Первые серьезные заявления об открытии частиц "тяжелой" темной материи появились примерно 10 лет назад, когда начал свою работу детектор DAMA/LIBRA. Он представляет собой набор из кристаллов йодида натрия сверхвысокого качества, которые были размещены вместе с фотодетектором в глубинной шахте Гран-Сассо (Италия).

Как предполагали участники научной группы, создавшей этот прибор, прохождение частиц темной материи через кристаллы будет периодически вызывать вспышки света, частота которых будет зависеть от того, как темная материя распределена по Млечному Пути. В результате этого характер свечения будет периодически меняться, что в теории позволяет обнаружить частицы темной материи и изучить их свойства.

Подобные колебания в силе свечения были обнаружены участниками DAMA/LIBRA в первый год после включения прибора, что заставило их заключить, что их установка обнаружила так называемые "вимпы", сверхтяжелые частицы темной материи. Эти заявления и результаты наблюдений сразу вызвали массу вопросов у физиков.

Подтверждение сомнений физиков

В частности, ученые заметили, что сила взаимодействий "вимпов" и кристаллов детектора зависела от времени года. Это противоречило как теории, так и результатам замеров на сразу нескольких других детекторах "тяжелой" темной материи, которым не удалось обнаружить ни частиц, о которых заявляли участники DAMA/LIBRA, ни подобных "сезонных" колебаний в их свойствах.

Подобные соображения заставили международный коллектив физиков под руководством Ли Хён Су, профессора Научно-технологического университета в Тэджоне (Южная Корея), создать установку COSINE-100, построенную на базе тех же материалов и принципов, что и DAMA/LIBRA, но обладающую повышенной чувствительностью. Она была размещена в южнокорейской подземной лаборатории Янъян в 2016 году.

Первые результаты ее работы были получены в декабре 2018 года, когда ученым удалось исключить то, что их коллеги из коллаборации DAMA/LIBRA обнаружили следы существования одного из 18 возможных вариантов "вимпов". Последующие два года работы COSINE-10 были направлены на поиски следов всех остальных вариаций этих частиц.

Эти замеры, как отмечают профессор Ли Хён Су и его коллеги, проводились с более высокой точностью и чувствительностью, чем их аналоги на DAMA/LIBRA. Несмотря на это, детектору COSINE-100 не удалось обнаружить следы существования всех 18 вариаций "вимпов". По мнению исследователей, это однозначно говорит об ошибочности заявлений участников проекта DAMA/LIBRA и свидетельствует о наличии ошибок в процессе анализа данных или в самих результатах наблюдений.

При этом ученые подчеркивают, что проведенные ими эксперименты не исключают сам факт существования "вимпов", в чем сомневаются многие другие физики. Для их поисков в ближайшие годы будет построена установка COSINE-200, обладающая заметно более высокой чувствительностью, чем ее предшественники, отмечают авторы статьи.