Почти тридцать лет научный мир лихорадило из-за эксперимента DAMA, авторы которого упорно заявляли, что поймали темную материю. Чтобы проверить это, ученым пришлось построить два идентичных детектора на разных концах планеты. Вердикт однозначен: темная материя тут ни при чем, а физики почти четверть века гонялись за призраком.
На этой неделе некоторые научные новостные агрегаторы вышли с пугающими заголовками вроде «Эксперименты опровергли заявление о темной материи». Из-за таких формулировок может показаться, что существование темной материи в принципе отменяется. Спешим успокоить: сама темная материя — гипотетическая масса, удерживающая галактики от распада — никуда не делась. Опровергли лишь конкретное (и очень назойливое) заявление о ее прямом обнаружении, которое не давало покоя физикам с 1997 года.
В далеком 1997 году в итальянской подземной лаборатории Гран-Сассо стартовал эксперимент DAMA/NaI (позже переросший в более крупный DAMA/LIBRA). Ученые искали так называемый «встречный ветер» темной материи. Логика поиска: наша Солнечная система летит сквозь галактическое гало темной материи, а Земля при этом крутится вокруг Солнца. Летом наша планета движется «навстречу» этому космическому ветру, поэтому частиц темной материи в детектор должно залетать чуть больше. Зимой мы движемся «по ветру», и их число должно падать. Это называется годовой модуляцией.
Итальянцы действительно увидели в своих данных красивую, ровную синусоиду: каждое лето количество странных вспышек в их кристаллах йодида натрия росло, а зимой стабильно падало. Они торжественно объявили, что первыми в истории поймали темную материю за хвост.
Проблема заключалась в том, что ни один другой сверхчувствительный детектор в мире (буквально чаны со сжиженным ксеноном или аргоном) ничего подобного в упор не замечал. В ответ итальянская команда непреклонно пожимала плечами: «Конечно не замечаете, вы же используете другие материалы! Возможно, темная материя бьет исключительно по ядрам йодида натрия. Сделайте точно такой же детектор, тогда и поговорим».
Спор зашел в тупик. Чтобы окончательно закрыть этот гештальт, международному сообществу пришлось буквально скопировать дизайн итальянской установки — закупить такие же кристаллы йодида натрия и спрятать их глубоко под землю. Так на свет появились два эксперимента-близнеца:
- COSINE-100, запущенный в глубокой шахте в Южной Корее в 2016 году.
- ANAIS-112, спрятанный в подземной лаборатории Канфранк в Испании в 2017 году.
Недавно София Холлик (Sophia Hollick) объединила массивы данных обоих детекторов в единую картину. Результаты их исчерпывающего совместного анализа приняты к публикации в Physical Review Letters.
Результат: никакой синусоиды нет. В тех же самых диапазонах энергий, на том же самом материале детекторы в Испании и Корее не зафиксировали ни одной статистически значимой сезонной аномалии, которую можно было бы списать на темную материю.
Эта история — классическая иллюстрация того, как должен работать научный метод. Если твой результат нельзя воспроизвести независимой командой в идентичных условиях — значит, ты нашел не фундаментальный закон Вселенной, а просто системную ошибку в собственных данных.
Что именно заставляет итальянский детектор DAMA «пульсировать» каждый год, до сих пор остается загадкой. Возможно, это влияние атмосферных мюонов (число которых меняется вместе с сезонными колебаниями температуры воздуха над горой), или перепады уровня грунтовых вод, или специфический нагрев электроники.
«Хотя мы так и не знаем, откуда взялся сигнал DAMA, сообщество исследователей темной материи наконец-то может перестать гоняться за призраком», — с облегчением констатировала профессор Маруяма.
Физикам потребовалось тридцать лет, чтобы доказать простую истину: если ваш прибор регулярно показывает открытие века, а у всех остальных тишина — возможно, у вас в лаборатории просто сезонный сквозняк. Темная материя по-прежнему ускользает от нас, но теперь ученые хотя бы могут вычеркнуть из списка подозреваемых один очень старый, громкий и сбивавший всех с толку ложный след. Кристаллы йодида натрия теперь можно использовать для поиска более легких частиц — именно так, как изначально планировали, без оглядки на итальянские аномалии.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Читайте также: Темная материя, Тора и Кришна: как отчаявшиеся физики ищут вдохновение в религии
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.