15 (квадриллионов) атомов атмосферного аргона.
Прототип Darkside-10 (DS-10) был испытан в 2012 году, а эксперимент Darkside-50 (DS-50) проводится с 2013 года. Darkside-20k (DS-20k) с 20 тоннами жидкого аргона планируется 2019 года.
Прототип детектора Darkside-10 содержал 10 кг жидкого аргона. Он был построен в Принстонском университете и проработал там семь месяцев, после чего в 2011 году был перевезен в Национальную лабораторию Гран-Сассо. Детектор работал в Гран-Сассо в 2011-2012 годах.
Dарксайд-50 имеет массу мишени из аргона 46 кг. Планируется трехлетний период и предлагается расширение в тоннах. Первоначальные результаты за месяц бега были опубликованы в 2014 году. Независимые от спина пределы были установлены с использованием 1422 кг×дней воздействия атмосферного аргона. Был найден предел сечения 6,1×10-44 см2 для вимпа мощностью 100 Гэв.
Часть
Поиски WIMP
Содержание
(том – часть – глава)
11-12-1. Недавние поиски частиц темной материи закончились неудачей
11-12-2. В фоновом гамма-излучении Вселенной не обнаружено признаков темной материи
11-12-3. «Созвездие» спутников GPS превратили в детектор темной материи
11-12-4. «Хаббл» поставил под сомнение теорию холодной темной материи
11-12-5. Физик объяснил неудачи при регистрации темной материи отталкиванием
11-12-6. Физики заподозрили земную кору в «ослеплении» детекторов темной материи
11-12-7. Новый детектор не подтверждает наличия темной материи
11-12-8. Темная материя существует: Наблюдения не подтверждают альтернативные гипотезы
11-12-9. Физики предложили схему универсального алмазного детектора темной материи
11-12-10. Физики использовали все еще живых людей в качестве детектора темной материи
11-12-11. Ускоритель темной материи облегчит ее поиски
11-12-12. Новые поиски темной материи предложили вести на старых детекторах
11-12-13. Новая модель показывает, как выглядела бы темная материя, если бы была видимой
11-12-14. Новые данные показывают, что модели темной материи расходятся с наблюдениями
11-12-15 Темную материю предложили детектировать с помощью маятников
Глава 11-12-1
Недавние поиски частиц темной материи закончились неудачей
Июль 2016
Ученые в минувший четверг сообщили о завершении продолжавшихся в течение 20 месяцев поисков ВИМПов (WIMPs, weakly interacting massive particles), слабо взаимодействующих массивных частиц, главных кандидатов на роль частиц темной материи. Эти поиски проходили на территории заброшенной золотой шахты под более чем километровым слоем горных пород в местечке Блэк Хилз, штат Южная Дакота, США, в Сэнфордской подземной лаборатории.
Использованный в этой работе детектор ВИМПов состоял из резервуара с охлажденным жидким ксеноном, который был окружен сенсорами, способными измерять яркость крохотных вспышек света, вызываемых столкновениями частиц темной материи с атомами ксенона.
Для защиты от космических лучей резервуар с ксеноном был погружен в емкость, наполненную 18 кубометрами воды сверхвысокой очистки.
Ученые смоделировали, как будет выглядеть столкновение ВИМПа с атомом ксенона, а также проверили срабатывание детектора на потоки нейтронов и частиц радиоактивных газов.
Хотя эксперимент Large Underground Xenon, или LUX, оказался в четыре раза чувствительнее, чем ожидалось, однако он не зафиксировал ни одной частицы темной материи, сообщили ученые в четверг на конференции, проходившей в г. Шеффилд, Соединенное Королевство.
Частица темной материи является краеугольным камнем теории, позволяющей объяснить так называемую «недостающую массу» Вселенной.
astronews.ru, 21 июля 2016
Глава 11-12-2
В фоновом гамма-излучении Вселенной не обнаружено признаков темной материи
Декабрь 2016
Исследователи из Амстердамского университета, Нидерланды, опубликовали самый подробный на сегодняшний день анализ флуктуаций фонового гамма-излучения Вселенной. Используя наблюдательный материал, собранный при помощи инструмента Large Area Telescope космической обсерватории НАСА «Ферми», исследователи смогли обнаружить два различных типа источников, вносящих вклад в суммарное фоновое свечение Вселенной в самом высокоэнергетическом диапазоне электромагнитного спектра. Никаких следов, указывающих на присутствие частиц темной материи при этом обнаружено не было. Работа увидела свет в журнале Physical Review D.
Самыми яркими точечными космическими источниками, излучающими в гамма-диапазоне, являются блазары, представляющие собой сверхмассивные черные дыры, расположенные в центрах далеких галактик. Кроме того, в меньших количествах гамма-лучи испускают нейтронные звезды определенного класса, называемые пульсарами, и гигантские звездные взрывы – сверхновые. Однако помимо этих различимых точечных источников зафиксировано фоновое гамма-излучение Вселенной, на долю которого приходится 75 процентов всего внегалактического гамма-излучения, принимаемого существующими детекторами. Источник этого так называемого изотропного излучения до сих пор не был точно установлен учеными. Основными источниками этого таинственного диффузного гамма-излучения могут являться блазары, слишком тусклые для обнаружения при помощи обсерватории «Ферми», или другие тусклые источники, считают некоторые исследователи. Другие исследователи предполагают, что вклад в формирование этого фона могут вносить частицы темной материи, гипотетически способные аннигилировать с высвобождением гамма-фотона.
В своей новой работе доктор Маттиа Форнаса (Mattia Fornasa) из Амстердамского университета и ее коллеги показывают, что фоновое гамма-излучение Вселенной объясняется источниками двух различных типов: высокоэнергетических (> 1 ГэВ) и низкоэнергетических (< 1 ГэВ) источников. К высокоэнергетическим источникам, вносящим вклад в это фоновое излучение, авторы статьи на основании результатов своего анализа с уверенностью относят тусклые блазары, однако с низкоэнергетическими источниками ситуация представляется более сложной, и высказать однозначную версию об их происхождении исследователи пока не решаются. Однако, как отмечает команда, никаких аномалий, указывающих на фотоны, исходящие от частиц темной материи, в фоновом гамма-излучении Вселенной в ходе этого исследования зафиксировано не было.
astronews.ru, 20декабря 2016
Журнал Physical Review D. 2016
Маттиа Форнаса (Mattia Fornasa) из Амстердамского университета
Глава 11-12-3
«Созвездие» спутников GPS превратили в детектор темной материи
Май 2017
Физики из США и Канады, воспользовались для поиска сгустков темной материи созвездием из 31 спутника GPS, превратив его, по сути, в гигантский 50000-километровый детектор. Ключевым для работы детектора стали высокоточные атомные часы, находящиеся на борту спутников. Ученым не удалось найти признаков сгустков, что позволило оценить интенсивность взаимодействия темной материи с атомными часами — новая оценка оказалась в сто тысяч раз лучше, чем все предыдущие. Исследователи отметили, что главная ценность работы в демонстрации нового подхода. Результаты работы опубликованы на сервере препринтов arxiv.org.
Существует несколько гипотез того, чем может быть темная материя. Согласно одной из самых популярных теорий — массивные, но слабо взаимодействующими с веществом частицы, WIMP. Их поисками занимается огромное число экспериментов по всему миру: серия экспериментов XENON, LUX, CoGeNT, CRESST и другие. Хотя об обнаружении эффектов, связанных с WIMP сообщал эксперимент DAMA, данные с более современных детекторов позволяют предположить, что это, скорее всего, случайные флуктуации. Поэтому больший интерес возникает к альтернативным объяснениям природы темной материи.
Ряд работ рассматривают темную материю как топологические дефекты в пространстве-времени — сгустки в виде «стен». Такие сгустки должны локально изменять течение времени своим гравитационным полем, в согласии с общей теорией относительности.
Авторы работы предложили исследовать эти изменения с помощью системы спутников GPS, каждый из которых оборудован высокоточными атомными часами. Уже в их движении по орбите Земли наблюдаются проявления теории относительности — часы словно бы торопятся на 46 микросекунд в день из-за гравитации планеты (относительно наземных) и одновременно отстают на 7,2 микросекунды в день, что учитывается в работе системы. В случае, если Земля проходит сквозь одну из таких «стен» темной материи, должна появиться дополнительная поправка, которая немного собьет часы.
Земля двигается относительно центра Галактики со скоростью порядка 220 километров в секунду. По оценкам авторов, наша планета должна налетать на сгустки темной материи с характерной скоростью около 300 километров в секунду. Это означает, что сбой часов в GPS должен распространяться в течение почти трех минут на всех спутниках по очереди. Зафиксировать такое событие можно анализируя корреляции в сбоях атомных часов. Точность последних достигает одной миллиардной доли секунды (в десятки тысяч раз меньше поправок на ОТО).
Подробное описание принципа анализа данных ученые опубликовали в 2014 году в журнале Nature Physics. Физики изучили данные, собранные за 16 лет работы системы спутников в поисках корреляций, временные периоды которых простирались от полутора минут до четырех часов. Однако обнаружить следов темной материи не удалось.