21-річну суперечку щодо темної матерії планують вирішити за допомогою нової лабораторії у Південній Кореї

Вважається, що темна матерія становить 85% маси Всесвіту, але оскільки вона майже не взаємодіє зі звичайною матерією і взагалі не взаємодіє зі світлом, її важко спостерігати безпосередньо. Кілька дослідницьких груп намагалися побачити невловиму речовину, але тільки вчені з італійської Національної лабораторії Гран-Сассо (LNGS) заявили, що бачили її по-справжньому в ході експерименту DAMA/LIBRA. Поки що ніхто інший не зміг повторити отримані результати, твердження залишається спірним. У серпні вчені південнокорейського Інституту фундаментальних наук (IBS) планують вирішити суперечку, яка триває понад 20 років, під час експерименту COSINE-100 за допомогою нового детектора на установці Yemilab, повідомляє науковий журнал Nature.

Кілька груп вже намагалися відтворити результати DAMA/LIBRA, використовуючи аналогічні методи та матеріали у своїх детекторах, включно з тим же типом кристалів йодиду натрію, які випромінюють крихітні спалахи світла при зіткненні із субатомними частинками. Серед таких проєктів – COSINE-100, який працює з 2016 року на попереднику Yemilab – підземній лабораторії Ян'ян (Y2L) у Південній Кореї. Але жоден із проєктів не дав результатів, що відповідають результатам початкового експерименту.

ВАС ЗАЦІКАВИТЬ

Чорнобильські кабани досі радіоактивні: справа не лише в аварії на ЧАЕС

В новому експерименті будуть використовуватися ті ж кристали, що й у попередньому COSINE-100, але з деякими покращеннями для підвищення їхньої чутливості. Команда також розробляє набір кристалів йодиду натрію, які будуть ще більш радіочистими, ніж кристали DAMA/LIBRA, для наступного етапу експерименту COSINE-200. За ще більш низьких рівнів радіоактивності є надія зібрати достатньо даних за більш короткий період часу, щоб дійти більш впевненого висновку про результати DAMA/LIBRA, а також зайнятися пошуком маломасивної темної матерії, говорить Хюн Су Лі, фізик з Інституту фундаментальних наук (IBS) та керівник COSINE-100.

COSINE-100 проводитимуть у новій лабораторії Yemilab площею 3000 квадратних метрів. Об'єкт вартістю 23 мільйони доларів знаходиться на глибині близько 1 кілометра і перевищує Y2L як за глибиною, так і за обсягом. З вересня 2023 року дослідники перенесли всі експерименти Y2L до Ємілабу, де до кінця цього року вони почнуть наступний етап.

ВАС ЗАЦІКАВИТЬ

Ворони здатні рахувати: результати наукового експерименту

Yemilab також пропонує більш захищене середовище для виявлення невловимих частинок. Інша фаза експерименту під назвою AMoRE шукатиме ознаки розпаду двох нейтронів на протони та електрони без випускання нейтрино. Цей гіпотетичний процес називається безнейтринним подвійним β-розпадом, і якщо його спостерігати, він продемонструє, що нейтрино є власними античастинками. Це може дати підказку про їхню масу і пояснити, чому у Всесвіті більше матерії, ніж антиматерії, говорить Ен Дук Кім, фізик з IBS і представник проєкту AMoRE. Модернізований детектор нейтрино використовуватиме близько 160 кілограмів кристалів, впроваджених у молібден-100, природний радіоізотоп. Коли AMoRE-II почне працювати наприкінці цього року, він буде у 100 разів чутливіший, ніж попередня версія експерименту, додає Кім.

Раніше цього року група астрономів із Каліфорнійського університету провела комп'ютерне моделювання, яке підтвердило існування темної матерії.