В Германии началось строительство детектора «легкой» темной материи | Продолжение проекта «Русская Весна»

В Германии началось строительство детектора «легкой» темной материи

Специалисты немецкого синхротронного центра DESY начали постройку нового детектора частиц, ALPS II, главной целью которого станет обнаружение аксионов, сверхлегких частиц темной материи. По планам он должен более чем в тысячу раз превзойти все существующие установки такого типа, сообщила пресс-служба DESY.

«Мы очень рады, что проект, над которым мы работали уже много лет, наконец-то начал воплощаться в жизнь в тоннеле под Институтом Альберта Эйнштейна в Ганновере. Мы планируем начать первые наблюдения во второй половине 2021 года, когда завершится строительство и проверка детектора», — сказал официальный представитель коллаборации ALPS II Аксель Линдер.

Несмотря на то, что ученые не сомневаются в существовании темной материи, ее природа и свойства сегодня все чаще становятся предметом ожесточенных споров среди физиков. Дело в том, что за последние два десятка лет исследователи не нашли никаких намеков, что она состоит из так называемых «вимпов» — сверхтяжелых и холодных частиц, которые никак не проявляют себя, кроме как притягивая видимые скопления материи.

Эти безуспешные поиски заставили многих космологов предположить, что темная материя на самом деле может состоять из так называемых аксионов, сверхлегких частиц, которые по массе и свойствам похожи на нейтрино. Первые их поиски тоже закончились безрезультатно, что породило еще больше дискуссий и альтернативных теорий, которые нужно проверить.

Несколько лет назад Линдер и его коллеги предложили резко ускорить их поиски, используя одно предполагаемое свойство аксионов. Если эти частицы обладают теми свойствами, которые им приписывают разные теории, то они должны слабо, но взаимодействовать с частицами света — фотонами. В частности, это должно проявляться в том, что частицы темной материи будут спонтанно превращаться в свет при попадании в сильные магнитные поля.

Руководствуясь этой идеей, ученые установили две дюжины мощных сверхпроводящих магнитов в тоннеле под ганноверским Институтом Альберта Эйнштейна. В прошлом там находился ускоритель частиц HERA, который построили специалисты DESY в 1992 году для наблюдений за столкновениями электронов, позитронов и протонов.

Кроме магнитов в этом тоннеле будут располагаться набор зеркал и мощный лазер, который будет вырабатывать пучки частиц света высоких энергий и «накачивать» ими пространство между отражающими поверхностями. Если аксионы действительно существуют, небольшая доля фотонов должна превратиться в «легкую» темную материю под действием магнитных полей и пролететь через зеркала в другую часть тоннеля, где будут установлены сверхчувствительные фотосенсоры.

Часть «новорожденных» аксионов, как на то указывает теория, почти сразу же должна превратиться в частицы света и породить вспышки света. Сверхчувствительные датчики должны сразу же зафиксировать подобные вспышки. Высокая мощность магнитов и большая длина тоннеля ALPS II, по словам Линдера, сделает эту установку на три порядка более чувствительной, чем уже существующие детекторы аксионов и другие установки такого рода, которые уже строятся.

Даже если ALPS II не сможет обнаружить аксионы, этот детектор может значительно сузить число теорий, которые описывают альтернативные формы темной материи. Это ускорит ее дальнейшие поиски, заключают ученые.

2 454