Темная материя, составляющая около четверти нашей Вселенной и почти не взаимодействующая с обычным веществом, остается одной из самых загадочных частей космической науки. Несмотря на подтверждения ее существования через астрофизические и космологические наблюдения, в том числе благодаря фотографиям с телескопа Джеймса Уэбба, прямых экспериментальных доказательств темной материи до сих пор не было.
Профессор Дипак Кар из Школы физики Университета Витватерсранда в Йоханнесбурге, Южная Африка, утверждает : “Именно поиск ответов на самые глубокие тайны Вселенной и есть цель нашей научной работы”. Ученые, работающие на эксперименте ATLAS в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН), включая Кара и его бывшую аспирантку Суканью Синху (ныне постдокторантку в Университете Манчестера), предложили новый метод поиска темной материи. Их исследование было опубликовано в журнале Physics Letters B.
Большинство предыдущих поисков темной материи фокусировались на слабо взаимодействующих массивных частицах (WIMPs), которые не поглощают и не излучают свет. Однако ученые не обнаружили доказательств существования WIMPs, что побудило их к поиску новых подходов.
Кар объясняет: “Мы задумались, а не производятся ли частицы темной материи внутри стандартных частиц, известных как струи”. Это привело к исследованию нового типа сигнатур в детекторе, так называемых полувидимых струй, на которые ранее ученые не обращали внимания.
Полувидимые струи могут образовываться, когда гипотетические темные кварки частично распадаются на стандартные кварки (известные частицы) и стабильные темные адроны (“невидимая часть”). Поскольку они образуются парами, часто вместе с дополнительными струями стандартной модели, нарушение баланса энергии или пропущенная энергия в детекторе возникает, когда струи не полностью сбалансированы.
Синха подчеркивает значимость своей работы: “Моя докторская диссертация, несмотря на отсутствие прямого обнаружения темной материи, устанавливает строгие верхние пределы для её потенциального производства, стимулируя тем самым новые исследования в этой области”. Инновационный подход, предложенный командой, открывает перспективные направления в исследовании темной материи – загадочной субстанции, определяющей структуру Вселенной.