Пресс-центр

Новые результаты эксперимента DarkSide по поиску частиц темной материи

Международная коллаборация DarkSide представила новые важные результаты поиска частиц темной материи с детектором DarkSide-50, который ведет набор данных в национальной лаборатории Гран-Сассо в Италии. Результаты были объявлены на конференции «Dark Matter-2018», которая проходила в университете UCLA, Лос-Анджелес, США. Эксперимент проводится при активном участии ученых НИЦ «Курчатовский институт» из Гатчины (http://nrd.pnpi.spb.ru/Lbm_page/) и Москвы.

Наличие скрытой массы во Вселенной является одной из главных нерешенных проблем в современной физике. Имеются убедительные экспериментальные свидетельства в пользу того, что около 84 % вещества во Вселенной не излучает и не рассеивает электромагнитные волны и поэтому не может быть обнаружено с помощью телескопов и космических обсерваторий. Одна из главенствующих гипотез состоит в том, что скрытая масса состоит из новых массивных слабовзаимодействующих частиц (WIMPs или ВИМП), отсутствующих в Стандартной модели физики элементарных частиц, но предсказываемых рядом теоретических моделей за ее пределами.

Эксперименты по прямому обнаружению темной материи интенсивно ведутся в течение последних 20 лет. Их целью является регистрация энерговыделения в активном объеме детектора, вызванного возможным рассеянием ВИМП на ядрах мишени. Энергия передачи составляет всего десятки кэВ, тем не менее, в настоящее момент ряд детекторов, использующих, различные методы регистрации ядер отдачи, ведет набор данных в подземных лабораториях по всему миру.

Детектор DarkSide-50 был спроектирован для поиска ВИМП с массой в области 50 ГэВ/c². Одной из наиболее сложных задач эксперимента является подавление фоновых событий, связанных, в основном, с рассеянием нейтронов. В самом центре детектора DarkSide-50 находится двухфазная время-проекционная камера, заполненная 50 литрами сжиженного аргона. Важным преимуществом является использование сверхчистого подземного аргона, обедненного по радиоактивному изотопу ³⁹Ar и эффективного нейтронного вето на основе большого жидко-сцинтилляционного детектора.

Результаты анализа данных, собранных за 530 дней работы детектора, свидетельствуют о большом потенциале используемой технологии подавления фона.  Детекторы на основе жидкого аргона позволяют с высокой эффективностью различать естественную радиоактивность от событий, связанных с ядрами отдачи. Новый метод анализа ионизационных сигналов с низким энерговыделением позволил детектору DarkSide-50 существенно расширить область поиска ВИМП, вплоть до масс 1 ГэВ/c².  Разработанные методы позволяют с уверенностью утверждать, что сигналы от ВИМП не будут пропущены в будущем, более чувствительном, детекторе DarkSide-20к с массой Ar-мишени 20 т, проект которого предложен коллаборацией.

Установка DarkSide-50 расположена в подземной лаборатории Гран-Сассо итальянского Национального Института Ядерной Физики (INFN). Над экспериментом совместно работают исследовательские институты из Бразилии, Испании, Италии, Китая, Польши, России, США и Франции.

Коллаборация DarkSide-50 выражает глубокую благодарность национальной лаборатории Гран-Сассо и ее сотрудникам за техническую и логистическую поддержку. Разработка и эксплуатация детектора DarkSide-50 были поддержаны международными научными фондами, в том числе Российским фондом фундаментальных исследований (гранты № 16-29-13014 и № 17-02-00305).