Яркие вспышки проливают новый свет на загадку темной материи

Происхождение материи во Вселенной является загадкой для физиков в течение нескольких поколений. Сегодня мы знаем, что материя составляет лишь 5% нашей Вселенной; еще 25% состоит из темной материи. А остальные 70% - темная энергия. Темная материя сама по себе представляет неразрешимую загадку.

Физики полагают, что темная материя состоит из (пока не определенных) элементарных частиц, которые удерживаются вместе благодаря гравитационной силе. В исследовании, недавно опубликованном в EPJ C, ученые из исследовательского проекта CRESST-II используют так называемую фононно-оптическую технику для обнаружения темной материи. Они первыми используют датчик обнаружения, который работает с таким низким порогом срабатывания, которые дают приемлемые уровни чувствительности, чтобы открыть пока еще неуловимые частицы, ответственные за темную материю.

До недавнего времени так называемая WIMP – слабо взаимодействующая массивная частица – была предпочтительным кандидатом для новой элементарной частицы для объяснения темной материи. Однако асимметричные модели частиц темной материи привлекают все больший интерес в последние несколько лет. Экспериментальное обнаружение ничем не отличается от рассеяния двух бильярдных шаров, поскольку частица рассеивается на атомном ядре. Метод обнаружения основан на том факте, что рассеяние будет разогревать кристалл вольфрамата кальция (CaWO₄).

Проблема в том, что чем легче частица темной материи, тем меньше энергии передается в кристалл. В настоящее время ни один другой метод прямого поиска темный материи не имеет порог для отскока от ядра ниже, чем 0,3 кэВ. Таким образом, команда CRESST-II являются первой, которая исследует частицы темной материи в таком малом масштабе массы (от 1 ГэВ/с2 до 0,5 ГэВ/с2). После успешных испытаний прототипов, детектор нового поколения CRESST-III в настоящее время модернизируется и обещает достичь пороговых значений 100 эВ.