Под землёй начался поиск лёгкой тёмной материи с помощью сверхчувствительного детектора SuperCDMS
Глубоко под землёй в Канаде начал сбор первых научных данных один из самых чувствительных экспериментов по поиску тёмной материи — SuperCDMS SNOLAB. Учёные используют сверххолодные кристаллы, чтобы попытаться обнаружить частицы, которые могут составлять большую часть материи во Вселенной, но до сих пор остаются невидимыми.
Тёмная материя считается одной из главных загадок современной физики. По оценкам учёных, она составляет около 85% всей материи во Вселенной, однако не взаимодействует со светом и не наблюдается напрямую. Её существование предполагают по гравитационному влиянию на галактики и крупномасштабную структуру космоса.
Эксперимент SuperCDMS предназначен для поиска так называемой лёгкой тёмной материи — гипотетических частиц с очень малой массой, взаимодействие которых с обычным веществом настолько слабое, что их крайне трудно зарегистрировать.
Детектор расположен более чем на километровой глубине в подземной лаборатории SNOLAB, находящейся в шахте Vale Creighton возле города Садбери в канадской провинции Онтарио. Такая глубина необходима, чтобы защитить оборудование от космического излучения и других источников помех.
Внутри установки находятся 24 сверхчистых кристалла кремния и германия размером примерно с хоккейную шайбу. Они охлаждаются до температур, близких к абсолютному нулю, в специальной криогенной системе, где температура ниже, чем в открытом космосе.
Если частица тёмной материи столкнётся с одним из кристаллов, она должна вызвать крошечные колебания атомной структуры — фононы, а также слабый электрический сигнал. Для регистрации таких минимальных изменений кристаллы оснащены сверхпроводящими датчиками, которые работают только при экстремально низких температурах.
Чтобы снизить количество ложных сигналов, установка окружена несколькими слоями защитных материалов. В конструкции используются медь, полиэтилен, сверхчистый свинец и специальный барьер против радона. Часть свинца была получена из древнего балласта затонувших кораблей в Средиземном море, что позволило использовать материал с минимальным уровнем радиоактивных примесей.
Сейчас SuperCDMS находится на этапе предварительных исследований. До осени 2026 года команда будет настраивать систему и проверять работу детекторов и криогенного оборудования. После этого установку планируют остановить для оптимизации, а полноценный сбор данных на максимальной чувствительности должен начаться в 2027 году.
Учёные отмечают, что даже нынешний этап может привести к важным результатам. Новая установка позволит исследовать области, где могут находиться самые лёгкие частицы тёмной материи, которые предыдущие эксперименты не могли обнаружить.
В проекте SuperCDMS участвуют 28 научных учреждений со всего мира, а ведущую роль выполняет Национальная ускорительная лаборатория SLAC Министерства энергетики США. Исследователи надеются, что высокая чувствительность нового детектора поможет приблизиться к разгадке природы одной из самых загадочных составляющих Вселенной.