Одне з головних досліджень темної матерії зруйнували після першої ж перевірки
Десятиліттями фізики намагалися підтвердити один із найбільш інтригуючих сигналів із глибин космосу. Тепер нові дані ставлять під сумнів відкриття, яке довгий час вважали прямим доказом існування загадкової темної матерії, що пронизує наш всесвіт і визначає його долю.
Пошуки, що зайшли в глухий кут
Майже тридцять років одна наукова заява залишалася каменем спотикання для всієї світової спільноти астрофізиків. У 1997 році учасники експерименту DAMA/NaI оголосили про виявлення сигналу, який змінювався залежно від сезону. Це була саме та закономірність, яку багато теоретиків очікували побачити, якби наша планета рухалася крізь гігантське гало темної матерії. Але дослідження, опубліковане в журналі Physical Review Letters, спростовує ці результати.
Темна матерія залишається однією з найбільших загадок сучасної науки. Вона не випромінює світла і не взаємодіє з електромагнітним випромінюванням, проте її гравітаційний вплив утримує галактики від розпаду. Одним із головних кандидатів на роль часток темної матерії довгий час вважали WIMP – слабковзаємодіючі масивні частинки. За логікою вчених, якби вони існували, то іноді мали б стикатися з ядрами атомів у надчутливих детекторах.
Експерименти DAMA/NaI та його наступник DAMA/LIBRA використовували для цього кристали йодиду натрію. Протягом років вони реєстрували щорічну модуляцію – невелике підняття та спадання інтенсивності сигналу. Фізики пояснювали це рухом Землі навколо Сонця: у певні періоди швидкість планети відносно гало темної матерії Чумацького Шляху зростає, а в інші – зменшується, що мало б змінювати частоту зіткнень із частинками.
Попри те, що результати DAMA виглядали переконливо, інші міжнародні групи дослідників не бачили нічого подібного. Проблема полягала в тому, що інші лабораторії використовували інші матеріали та методи детекції, що залишало простір для сумнівів. Можливо, темна матерія взаємодіяла лише з йодидом натрію? Щоб поставити крапку в цьому питанні, створили два "сестринські" проєкти – ANAIS-112 та COSINE-100. Вони використали ідентичну технологію з кристалами йодиду натрію, але додали сучасні системи придушення фонового шуму.
Усе руйнується, але породжує нову загадку
Перші тривожні для прихильників старої теорії дані з'явилися ще у 2021 році, коли ANAIS-112 не зафіксував сезонних коливань. Тепер вчені опублікували результати комбінованого аналізу обох експериментів. Об'єднавши масиви даних, дослідники не знайшли жодних ознак щорічної модуляції у потрібних енергетичних діапазонах. Це фактично виключає можливість того, що сигнал DAMA був спричинений темною матерією.
Хоча це відкриття не пояснює, що саме бачили італійські вчені протягом трьох десятиліть (це міг бути складний апаратний ефект або невраховані атмосферні зміни), воно прибирає величезну перешкоду для подальшого розвитку науки.
Тепер дослідники можуть зосередитися на пошуку інших, легших частинок або досліджувати раніше ігноровані сигнали. Це фіаско старого методу відкриває двері для нових теорій, які можуть змінити наше розуміння структури Всесвіту.