Темной материей, или скрытой массой, физики называют пока не обнаруженную экспериментально субстанцию, которая участвует в гравитационном взаимодействии, но не участвует в электромагнитном. Ее существование постулировано в рамках современных космологических гипотез для объяснения того, как могли во Вселенной сформироваться галактики и другие крупные объекты. Считается, что элементарной частицей темной материи является WIMP (Weakly Interactive Massive Particle – слабо взаимодействующая массивная частица). Теоретически, ее можно зафиксировать по столкновению с какими-либо «земными» атомами – такие встречи могут порождать вспышки света, которые регистрируются детекторами.
Детектор XENON100 установлен в Национальной лаборатории Гран-Сассо рядом с итальянским городом Л'Акуила. Устройство представляет собой емкость, заполненную жидким ксеноном. Общая масса ксенона составляет 161 килограмм, а сам детектор находится на глубине 1,4 километра под землей. Предполагается, что вимпы, проходя сквозь большой объем ксенона, имеют хорошие шансы столкнуться с атомами этого вещества.
Однако вспышки, напоминающие те, которые возникают при столкновении вимпа и атома ксенона, могут иметь и иную природу. В частности, они могут возникать из-за радиоактивного распада других элементов, в следовых количествах присутствующих в толще ксенона. Один из типичных загрязнителей – это радиоактивный изотоп криптон-85. Содержание этого изотопа в коммерчески поставляемом ксеноне составляет около нескольких частей на миллион частей. В ходе процедур очистки физики уменьшили концентрацию загрязнителя до сотен частей на триллион частей.
Однако в ходе исследований выяснилось, что содержание криптона-85 в ксеноне внутри детектора XENON100 выше, чем ожидали ученые. Более того, на данный момент специалисты не могут определить точную концентрацию радиоактивных примесей. Соответственно, физики не могут вычислить уровень шума, возникающего из-за наличия загрязнителя, а, значит, достоверность полученных ими результатов оказывается сомнительной.
Работающие на детекторе XENON100 физики за последнее время получили некоторое количество результатов, однако до тех пор, пока не будет выяснено точное содержание криптона-85, они не могут представить их научному сообществу, так как сомневаются в надежности этих данных. В ближайшее время ученые намерены уточнить содержание радиоактивного изотопа в детекторе, взяв пробы ксенона на анализ.
Из-за слишком высокого уровня фона, который не позволяет считать результаты надежными, недавно ученые, работающие на другом детекторе темной материи CDMS II, «отменили» собственные данные о регистрации трех вимпов.
По материалам Nature News