XENON1T暗黒物質検出器は異常に多数のイベントを記録しました

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ビデオ: No.15 【緊急解説】【アクシオン】XENON1Tの最新結果。アクシオンと2つの可能性。 2022, 12月
XENON1T暗黒物質検出器は異常に多数のイベントを記録しました
XENON1T暗黒物質検出器は異常に多数のイベントを記録しました
Anonim
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XENON1Tのコラボレーションは、世界で最も感度の高い暗黒物質検出器で新しい結果を発表しました。科学者は異常に多くのイベントを登録しました。これは、太陽アクシオンの新しい粒子の存在とニュートリノの新しい特性の両方を示している可能性があります。プレプリントは、パデュー大学のWebサイトで入手できます。

暗黒物質は宇宙の質量の約4分の1を占めています。重力レンズや宇宙の膨張率の変化など、主に間接的な重力異常が暗黒物質の存在を示しているため、世界中の科学者は長年にわたってその存在を実験的に証明しようとしています。直接検出の問題は、物理学者がまだ暗黒物質が何でできているかを知らないということです。これらが標準模型の粒子であってはならないことだけが知られています。科学者たちは、暗黒物質は通常の感度の低い検出器を自由に通過する粒子で構成されていると信じていますが、全体として、重力相互作用によって巨視的に物質に影響を与えるのに十分な大きさの質量を持っています。

理論的には、物質の原子を多く含む大面積の検出器を構築すれば、このようなとらえどころのない粒子を登録することが可能です。検出器を長時間観測すると、重力異常だけでなく、暗黒物質粒子と通常の物質との衝突は非常にまれですが、不可能ではありません。 XENON1T検出器はこのタイプの設備に属し、今日最も感度の高い暗黒物質検出器です。 3.2トンの冷却液体キセノンを作動油として使用します。

XENON1Tコラボレーションのサイトで、科学者は最新の実験の結果を報告しました-研究者は、インストールが異常に多数のイベントを検出した方法を初めて見ました。イベントの原因はまだ特定されていないため、物理学者は暗黒物質を発見したとは主張していません。以前は、279日間動作した検出器は、仮想の暗黒物質粒子の主な候補である6〜200GeVのエネルギーを持つWIMPの存在を示していませんでした。

粒子がXENON1Tターゲットを通過すると、キセノン原子に弱い励起が発生します。これらの相互作用のほとんどは既知の粒子に由来するため、科学者はセットアップ内のバックグラウンドイベントの数を注意深く調整します。今回、XENON1Tデータをキャリブレーションされたバックグラウンドノイズと比較すると、過剰なイベントがほぼ23%見られました。

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キャリブレーションされたノイズ(赤い曲線)に対する実際のイベント(黒い点)の超過。

得られたデータは、1対1025の比率の設備内のトリチウム残留物の結果である可能性があります。水素の放射性同位体であるトリチウムは自発的に崩壊し、実験で観察されたものと同様のエネルギーで電子を放出します。

データはまた、太陽アクシオンとして知られている新しい粒子の存在を示しているかもしれません。観測された過剰は、太陽に形成されたアクシオンから予想されるものと同様のエネルギースペクトルを持っています。太陽のアクシオンは暗黒物質の粒子ではありませんが、以前は検出されていません。実験の結果から、科学者は、観測された過剰が太陽のアクシオンからの信号ではなく、ランダムな変動によって引き起こされたという5000分の1の確率を得ました。しかし、これはこれらの粒子の存在について結論を出すのに十分ではありません。

別の仮説は、ニュートリノの磁気モーメントが標準模型の予測よりも大きいことが判明したというものです。これは物理学者にとっては驚きであり、さらなる実験が必要になります。

近い将来、科学者はXENON1Tの設置を3倍の作動油でXENONnTに更新します。これにより、キャリブレーションが改善され、測定がさらに正確になります。この設定を使用すると、研究者はこれらのイベントの正確な性質を正確に特定することができます。

物理学者は最近、暗黒物質粒子の吸収の可能なメカニズムを分析し、そのような反応が既存の検出器によって検出できることを示しました。ただし、正確に検出するには、ハッブル望遠鏡などの複雑な設置が必要です。私たちのテスト「あなたはどのような暗黒物質ですか?」で、暗黒物質に関するさまざまな理論について詳しく知ることができます。

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