Может темная материя прячется в существующие данные?

Темная материя до сих пор игнорирует каждый тип извещателя предназначен, чтобы найти его. Из-за своих огромных гравитационных след в космосе, мы знаем, что темная материя должна составлять около 85 процентов от общей массы Вселенной, но мы пока не знаем, из чего это сделано.

Несколько крупных экспериментов, которые охотятся за темной материи, искали следы частиц темной материи стучится в атомных ядер с помощью процесса, известного как рассеяния, который может производить крошечные вспышки света и другие сигналы в этих взаимодействиях.

Теперь новое исследование, во главе с исследователями из Департамента энергетики национальной лаборатории Лоренса Беркли (Лаборатория Беркли) и Калифорнийского университета в Беркли, предлагает новые пути для ловли сигналов от частиц темной материи, которые имеют свои энергии, поглощаемой этими ядрами.

Процесс поглощения может дать пострадавшей атом пинок, который заставляет его, чтобы извлечь зажигалку, заряжают энергией частиц, таких как электрон, и это может произвести другие типы сигналов, в зависимости от природы частиц темной материи.

Исследование фокусируется в основном на те случаи, когда электрон или нейтрино, выброшенного в качестве частиц темной материи поражает ядра атома.

Опубликовано 4 мая в письма в ЖЭТФ, исследование предлагает что некоторые существующие эксперименты, в том числе и поиск частиц темной материи и процессов, связанных с нейтрино — призрачный, аэрозольные частицы, которые могут проходить через наиболее важны и имеют способность превращаться в разные формы-может легко быть расширена, чтобы Также обратите внимание на эти поглощения, связанных с видами явные сигналы темной материи.

Кроме того, исследователи предполагают, что новые обыски в ранее собранных данных, поступающих с детекторов частиц может превратить эти забывают темной материи сигналов.

«В этой области, у нас была определенная идея в голове о хорошо мотивированных кандидатов для темной материи, таких как слабак», или слабовзаимодействующих массивных частиц, Джефф сказал Дрор, ведущий автор исследования, который работает исследователем в лаборатории Беркли по теории групп и Беркли Беркли центр Теоретической физики.

Темная материя выталкивает за границы из известных фундаментальных законов физики, заложенные в стандартные модели физики элементарных частиц, и «слабак парадигмы очень легко построить в Стандартной модели, но мы не нашли его в течение длительного времени», — отметил Дрор.

Так, физиков сейчас рассматриваем другие места, что частицы темной материи могут скрываться и другие возможности частиц, таких как теория «стерильных нейтрино», которые также могли бы быть привлечены в семье известные частицы, как фермионы-в который входят электроны, протоны и нейтрино.

«Это легко, с небольшими модификациями, чтобы слабак парадигмы, на которой можно разместить совершенно другой тип сигнала,» — сказал Дрор. «Вы можете сделать огромное количество дел по очень низкой цене, если вы отступите немного в сторону, как мы думали о темной материи».

Роберт Мак-гихи, студент УЦ выпускник Беркли, и Джилли Элор из Вашингтонского университета проводились исследования соавторов.

Исследователи отмечают, что ряд новых сигналов, которые они сосредоточились на открывает «океан» темной материи возможности частиц, а именно: пока еще неоткрытых фермионов с массой легче, чем типичный диапазон является для слабаков. Они могут быть близкие родственники стерильных нейтрино, например.

Исследовательская группа рассмотрела абсорбционных процессов, известных как «нейтральный ток», в котором ядер в детекторе материала шарахнуть, или сделать его тряхнуло от столкновения с темной материей частиц, производстве различных энергетических сигнатур, которые могут быть подобраны детектором; а также те, которые известны как «заряженный ток», который может создавать несколько сигналов в качестве темной материи, частица налетает на ядро, вызывая отдачи и выброса электрона.

Ток заряда процесс также может включать в себя ядерного распада, в которое другие частицы выбрасываются из ядер в качестве своего рода эффект домино, вызванный темной поглощения материи.

Ищу предложено подписей в исследовании как нейтральный ток и ток заряда процессов может открыть «порядков неизведанных пространстве параметров», — отмечают исследователи. Они ориентируются на энергетические сигналы в МэВ, что означает, что миллионы электрон-вольт. Электрон-вольт-мера энергии, которую физики используют для описания масс частиц. Между тем, типичный слабак поиски теперь чувствительны к взаимодействиям частиц с энергиями в диапазоне кэВ, или тысячи электрон-вольт.

Для различных взаимодействий частиц исследователи изучили в ходе исследования «можно предсказать, что энергетический спектр частиц выходит или НУКЛОН, который получил удар,'» — сказал Дрор. НУКЛОН ссылается на положительно заряженных протонов и незаряженных нейтронов, который находится в ядре атома и которые могут поглощать энергию при ударе частиц темной материи. Эти сигналы поглощения может быть более распространены, чем другие типы сигналов, что темно-детекторы дело, как правило, предназначены, чтобы найти, он добавил, — Мы просто пока не знаем.

Эксперименты, которые имеют большие объемы материала детектора с высокой чувствительностью и очень низкий фоновый «шум» или нежелательные помехи от других типов сигналов частиц, особенно подходят для этого расширенный поиск различных типов темной материи сигналы, — сказал Дрор.

В Lux-ZEPLIN (ЛЗ), например, сверхчувствительные лаборатории Беркли-Сид поиску темной материи строящегося объекта в здании бывшей Южной Дакоты шахт, является возможным кандидатом, как он будет использовать около 10 тонн жидкого ксенона в качестве своего детектора средних и предназначен, чтобы быть хорошо защищена от других видов частиц шума.

Уже, команда исследователей, участвующих в исследовании работал с командой операционной обогащенного ксенона обсерватории (экзо), подземный эксперимент поиск предположили, процесс, известный как безнейтринный двойной бета-распад с помощью жидкий ключ, чтобы открыть его поиск этими прочая темная материя сигналов.

И для подобных экспериментов, которые работают», — данные уже в основном сидит там. Это просто вопрос, глядя на это», — сказал Дрор.

Исследователи именем длинный список кандидатов экспериментов по всему миру, которые могли бы соответствующих данных и поиск возможностей, которые могут быть использованы, чтобы найти свою целевую сигналов, в том числе: сердца, ЛЗ предшественника люкс, PandaX-второй, XENON1T, Камланд-Дзен, SuperKamiokande, СМКД-второй, в DarkSide-50, и Борексино среди них.

В качестве следующего шага, исследовательская группа надеется на работу с коллаборации эксперимента для анализа существующих данных, и выяснить, являются ли параметры поиска активных экспериментов могут быть скорректированы для поиска других сигналов.

«Я думаю, что сообщество начинает становиться достаточно осведомлены об этом,» — сказал Дрор, добавив, что «один из самых больших вопросов в области природа темной материи. Мы не знаем, что он сделан из, Но отвечая на эти вопросы, может быть в пределах нашей досягаемости в ближайшем будущем. Для меня это огромная мотивация продолжать тужиться-есть новая физика там.»

сделать разницу: спонсорские возможности