Ученые почти уверены, что нашли под землей темную материю

Исследователи получили первые потенциальные свидетельства существования неуловимого материала, называемого темной материей, в подземной лаборатории в США

Хотя, как полагают ученые, темная материя составляет четверть нашей Вселенной, о ней нет никаких научных данных: до сих пор ее никогда не удавалось наблюдать.

Но недавно на встрече Американского физического сообщества ученые представили три многообещающих указателя из эксперимента CDMS «Криогенный поиск темной материи», которые могут стать ключами к разгадке тайны темной материи.

Однако они подчеркнули предварительную природу результатов и обратили внимание на то, что необходимо провести больше тестов и анализов, чтобы подтвердить данные.

У физики есть четкий порог, после пересечения которого можно утверждать, что была обнаружена новая частица, и недавние результаты еще далеки от этого порога.

Однако, учитывая лихорадочную охоту на темную материю в других подземных лабораториях, в Большом адронном коллайдере в Швейцарии и даже в космосе, эти три ранних «намека» вызвали огромный ажиотаж в научном сообществе.

«Конечно, это то, что мы хотим исследовать, – говорит сотрудник CDMS Блас Кабрера из Стэнфордского университета в интервью для BBC News. – Это – наука, и дальнейшее углубление в то, что мы видим, или исключение предполагаемого для нас очень важно».

Четыре пути поиска

Темная материя, как полагают ученые, крайне редко взаимодействует с обычной материей, которая хорошо изучена и понятна ученым.

Глубоко в недрах шахты в штате Миннесота (США) миссия CDMS пытается уловить те редкие взаимодействия, когда частицы темной материи врезаются в ядра атомов и регистрируются датчиком, который поддерживают в условиях температур, приближенных к температурам открытого космоса.

Такой датчик сообщил о двух потенциальных наблюдениях взаимодействия с темной материей в 2010 году, но позже оказалось, что это были ложные данные от самого инструмента.

Новые результаты представляют уровень достоверности в три сигмы (квадратичное отклонение), что предполагает шанс 0,19%, что взаимодействия не было. Физики называют такой предел «правилом трех сигм».

Исследователи предполагают воздействие менее массивной частицы темной материи, чем обычно берется за основу (приблизительно в девять раз массивнее, чем протон), и все же ее размер укладывается в рамки некоторых теорий.

Следует отметить, что недавние результаты не совпадают с результатами, опубликованными в Physical Review Letters, полученными в ходе другого подземного эксперимента в Италии под названием Xenon.

Дальнейшие исследования, как это часто бывает, внесут больше ясности.

«Мы в хорошем положении, так как можем видеть всю картину», – рассказывает Бернард Сэдулет из Калифорнийского университета Беркли, ссылаясь на четыре типа экспериментов, проводимых в разных лабораториях по всему миру – и в пределах темной материи, и вне ее.

«Это четыре пути… на которые мы можем положиться и продолжать эксперименты с последними результатами, – сказал он на встрече. – Данные, которые дают надежду на обнаружение темной материи, были взяты, когда CDMS использовал кремниевые датчики. До этого использовались только сенсоры из германия».

Тем не менее, профессор Кабрера заявил, что команда собирается повторно установить кремний, чтобы проверить неожиданные намеки на взаимодействие, которые подняли столько шума.

Статистика «открытия»

У физики элементарных частиц есть принятое определение для того, что можно назвать «открытием»: «уровень уверенности в пять сигм».

Число квадратичных (стандартных) отклонений или сигм – это мера того, насколько мала вероятность, что достоверность результата эксперимента является простым везением.

Например, если подбросить монетку и получить много «решек» подряд – это просто совпадение, а не признак того, что монета оснащена грузом.

Уровень в три сигмы представляет собой такую же вероятность, как выбросить девять «решек» подряд. Пять сигм, в свою очередь, соответствуют показателю вероятности в 21 выбрасывание той же «решки» подряд.

Если ученые добьются результатов, достигающих отметки в пять сигм, полученных в ходе других экспериментов, открытие станет официально принятым.

В ближайшее время ученые собираются провести серию экспериментов в той же лаборатории в Миннесоте с использованием кремниевых датчиков. Их цель – подтвердить данные о темной материи.