Поиски, зашедшие в тупик
Почти тридцать лет одно научное заявление оставалось камнем преткновения для всего мирового сообщества астрофизиков. В 1997 году участники эксперимента DAMA/NaI объявили об обнаружении сигнала, который менялся в зависимости от сезона. Это была именно та закономерность, которую многие теоретики ожидали увидеть, если бы наша планета двигалась сквозь гигантское гало темной материи. Но исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, опровергает эти результаты.
Темная материя остается одной из величайших загадок современной науки. Она не излучает света и не взаимодействует с электромагнитным излучением, однако ее гравитационное воздействие удерживает галактики от распада. Одним из главных кандидатов на роль частиц темной материи долгое время считались WIMP – слабовзаимодействующие массивные частицы. По логике ученых, если бы они существовали, то время от времени должны были бы сталкиваться с ядрами атомов в сверхчувствительных детекторах.
Эксперименты DAMA/NaI и его преемник DAMA/LIBRA использовали для этого кристаллы йодида натрия. На протяжении многих лет они регистрировали ежегодную модуляцию – небольшое повышение и понижение интенсивности сигнала. Физики объясняли это движением Земли вокруг Солнца: в определенные периоды скорость планеты относительно гало темной материи Млечного Пути увеличивается, а в другие – уменьшается, что должно было бы изменять частоту столкновений с частицами.
Несмотря на то, что результаты DAMA выглядели убедительно, другие международные группы исследователей не наблюдали ничего подобного. Проблема заключалась в том, что другие лаборатории использовали другие материалы и методы детекции, что оставляло место для сомнений. Возможно, темная материя взаимодействовала только с йодидом натрия? Чтобы поставить точку в этом вопросе, были созданы два "родственных" проекта – ANAIS-112 и COSINE-100. В них использовалась идентичная технология с кристаллами йодида натрия, но были добавлены современные системы подавления фонового шума.
Все рушится, но порождает новую загадку
Первые тревожные для сторонников старой теории данные появились еще в 2021 году, когда ANAIS-112 не зафиксировал сезонных колебаний. Теперь ученые опубликовали результаты комбинированного анализа обоих экспериментов. Объединив массивы данных, исследователи не обнаружили никаких признаков ежегодной модуляции в нужных энергетических диапазонах. Это фактически исключает возможность того, что сигнал DAMA был вызван темной материей.
Хотя это открытие не объясняет, что именно видели итальянские ученые на протяжении трех десятилетий (это мог быть сложный аппаратный эффект или неучтенные атмосферные изменения), оно устраняет огромное препятствие для дальнейшего развития науки.
Теперь исследователи могут сосредоточиться на поиске других, более легких частиц или изучать ранее игнорируемые сигналы. Это фиаско старого метода открывает двери для новых теорий, которые могут изменить наше понимание структуры Вселенной.