Наблюдения DAMA/LIBRA за отчетливой годовой закономерностью согласуются с теоретическими ожиданиями, связанными с движением Земли в галактике. Пока Земля вращается вокруг Солнца, Солнце движется вокруг черной дыры в центре Млечного Пути. В июне Земля движется в том же направлении, что и Солнце, увеличивая свою относительную скорость через облако темной материи. В декабре же Земля движется в противоположном направлении. Как и ожидалось, количество сигналов, зарегистрированных детектором DAMA/LIBRA, достигает пика в июне и минимального значения в декабре.
Несколько исследовательских групп пытались воспроизвести результаты DAMA/LIBRA, используя аналогичные методы и материалы, такие как кристаллы йодида натрия, которые светятся при взаимодействии с субатомными частицами. Среди них — эксперимент COSINE-100, работающий с 2016 года в Южной Корее в подземной лаборатории Янъян (Y2L). Однако ни один из этих экспериментов не смог подтвердить результаты DAMA/LIBRA, что вызывает вопросы о возможных ошибках в методах анализа или особенностях самого детектора.
Мария Луиза Сарса, физик, работающая над экспериментом ANAIS-112 в подземной лаборатории Канфранк в Испании, говорит:
Эта загадка сохраняется уже 20 лет.
Чтобы окончательно подтвердить или опровергнуть результаты DAMA/LIBRA, эксперименты должны быть максимально идентичными оригиналу, считает Генри Цз-Кинг Вонг, физик из Академии Синика в Тайване. Хотя детектор COSINE-100 использует аналогичные кристаллы йодида натрия, они содержат в три раза больше радиации, что может исказить слабые сигналы потенциальных частиц темной материи.
В обновленном эксперименте COSINE-100 будут использованы те же кристаллы, что и ранее, но с улучшениями для повышения их чувствительности. Команда также разрабатывает новые, более радиочистые кристаллы йодида натрия для следующего этапа эксперимента COSINE-200. С такими кристаллами есть надежда собрать достаточно данных за более короткий срок, чтобы сделать окончательные выводы по результатам DAMA/LIBRA и исследовать маломассивную темную материю.
COSINE-100 будет размещен в новой лаборатории Yemilab площадью 3000 квадратных метров, находящейся на глубине около километра. С сентября 2023 года все эксперименты из Y2L были перенесены в Yemilab, где они начнут следующую фазу исследований к концу этого года.
Yemilab также предоставляет более защищенную среду для поиска неуловимых частиц, включая нейтрино. Вторая фаза эксперимента AMoRE будет искать безнейтринный двойной β-распад, который, если его обнаружат, подтвердит, что нейтрино являются своими античастицами. Это поможет определить их массу и объяснить, почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии. Модернизированный детектор будет использовать около 160 килограммов кристаллов, содержащих молибден-100. Когда AMoRE-II начнет работать, он будет в 100 раз более чувствительным, чем предыдущая версия.
Независимо от того, удастся ли двум экспериментам обнаружить искомые редкие события или нет, они всё равно породят новые вопросы.
Читать TechDigest в Google
