Детектор TESSERACT впервые провёл исследование новой области тёмной материи

Учёные из международной коллаборации TESSERACT поделились достижениями нового высокочувствительного детектора, который способен исследовать тёмную материю в массах, ранее считавшихся недосягаемыми. Хотя устройство всё ещё в стадии разработки, оно уже демонстрирует исключительные результаты в поисках лёгкой тёмной материи.

На протяжении всей истории большинство инициатив по обнаружению тёмной материи были сфокусированы на двух типах частиц: ультралёгких аксионов и более массивных WIMP (слабо взаимодействующих массивных частиц). Проект TESSERACT же сосредоточен на исследовании промежуточного диапазона, который включает частицы темной материи, массой в сто-тысячу раз легче WIMP.

В публикации исследователи представили начальные результаты изысканий тёмной материи в диапазоне масс от 44 до 87 МэВ/c² (где МэВ — миллионы электронвольт). Для сравнения, масса протона близка к 1000 МэВ/c², тогда как последний эксперимент LZ искал частицы тёмной материи с массой вплоть до 9000 МэВ/c². TESSERACT же стал первым из экспериментов, который обратил внимание на сигналы темной материи с массой менее 87 МэВ/c².

В отличие от других экспериментов, применяющих громоздкие детекторные материалы или массивные магниты, сила TESSERACT заключается в его исключительной чувствительности. Полученные впечатляющие результаты стали возможны благодаря использованию тщательно защищённых кремниевых чипов площадью всего один квадратный сантиметр, разработанных в Калифорнийском университете в Беркли и изготовленных в Техасском университете A&M.

TESSERACT применяет датчики на основе резкого перехода в состояние сверхпроводимости, функционирующие при температуре близкой к -273°C. Даже минимальная порция тепла, высвобождаемая при взаимодействии лёгкой частицы темной материи с чипом, способна активировать датчик.

К 2029 году запланировано развертывание полномасштабного эксперимента в подземной лаборатории Модан во Франции на глубине 1700 метров. Это позволит исследовать частицы тёмной материи с массами вплоть до 10 МэВ/c². Ученые также работают над созданием дополнительных модулей для детекторов: система HeRALD на основе сверхтекучего гелия и проект SPICE, использующий кристаллы сапфира и арсенида галлия.

Источник: iXBT