В поисках темной материи ученые в Великобритании начали строить крупнейший и самый продвинутый в мире детектор редких частиц. Этот инструмент нацелен на обнаружение неуловимых частиц темной материи, которые составляют примерно 85% массы Вселенной, но остаются необнаруженными.

Исследователи из Имперского колледжа Лондона, работающие в сотрудничестве с Научно-технологическим советом по обслуживанию (STFC) Boulby Underground Laboratory, возглавляют разработку этого детектора. В рамках глобального консорциума Xenon Lux-Zeplin Darwin (XLZD) команда стремится произвести революцию в поиске темной материи и новых физических явлений.

Профессор Шон Пэйлинг, директор и старший научный сотрудник Подземной лаборатории Боулби, сказал: «Открытие или даже возможность исключить существование темной материи станет огромным скачком для науки и изменит наше понимание космоса». 

Ожидается, что новый детектор превзойдет своего предшественника, эксперимент LZ, став в десять раз больше, что значительно увеличит его чувствительность к потенциальным частицам темной материи. Благодаря такому увеличенному размеру и точности вероятность обнаружения редких взаимодействий между частицами темной материи и обычной материей значительно повышается.

«Это позволит провести окончательный поиск взаимодействий частиц темной материи с массами свыше нескольких протонов, а также найти свидетельства распада частиц, которые могли бы помочь объяснить, почему Вселенная, по-видимому, содержит обычную материю, но мало антиматерии», — говорится в пресс-релизе проекта.

Конструкция детектора будет напоминать массивный подземный «термос», содержащий до 100 тонн жидкого ксенона. По мере того, как частицы темной материи проходят сквозь Землю, исследователи ожидают случайных взаимодействий с ксеноном, производящих слабые вспышки света. Эти вспышки, хотя и крошечные, будут обнаруживаться и служить решающим доказательством присутствия темной материи. 

По словам исследовательской группы, «крошечные, но обнаруживаемые вспышки света будут свидетельствовать о присутствии частиц темной материи и регистрироваться для дальнейшего анализа учеными».

«Сейчас мы ближе, чем когда-либо, к достижению этой цели, и пока мы можем объединиться как международное сообщество, инвестировать в правильные инструменты и оставаться сосредоточенными на наших поисках, потенциальные большие прорывы не за горами», — сказал профессор Пэйлинг.

Хотя окончательное место проведения эксперимента еще не определено, университеты Великобритании и подземная лаборатория Boulby закладывают основу. Команда STFC находится в процессе разработки нового подземного научного объекта на руднике Boulby, который может стать будущим домом для детектора XLZD.

Строительство этого объекта будет осуществляться в два этапа: сначала на глубине 1100 метров будет построено чистое производственное помещение, а затем на глубине около 1300 метров — большой лабораторный зал для размещения детектора.