Новая охота за темной материей

В этом мире есть два вида тьмы. Джоди Кули знает их обоих.

Первый вид мы испытываем всякий раз, когда закрываем глаза. Это тьма, которая окутывает доктора Кули и ее коллег, когда они спускаются в самое сердце действующей шахты, чтобы добраться до СНОЛАБ, подземного исследовательского центра, расположенного в двух километрах под поверхностью Земли.

Есть и более загадочный вид – тьма, которая определяется не отсутствием света, а ее полным отделением от материального мира, каким мы его знаем. Это тьма темной материи. Это неизвестное вещество, которое пока что обнаружило себя только благодаря гравитационному воздействию на далекие галактики. Это, в сочетании с другими астрономическими эффектами, позволило ученым подсчитать, что темная материя составляет 85 процентов всей массы Вселенной. Если это правда, то он должен существовать рядом с нами, предположительно проходя через наши тела, как призрачный ветер, который невозможно почувствовать.

И SNOLAB, возможно, лучшее место в мире, где его можно найти.

Джоди Кули, физик элементарных частиц, ставшая исполнительным директором SNOLAB в 2022 году, курирует один из самых загруженных периодов в 25-летней истории лаборатории.

«Преимущество, которое мы имеем перед большинством других лабораторий, — это глубина», — сказал доктор Кули, американский физик элементарных частиц, вступивший в должность директора SNOLAB в прошлом году.

Массивная покрывающая порода является ключом к растущей репутации SNOLAB как ведущей подземной лаборатории в мире, поскольку она может блокировать космические лучи, которые непрерывно бомбардируют поверхность Земли. В обычной лаборатории они легко превзошли бы любой детектор, созданный для поиска чего-то столь же редкого и тонкого, как шорох частиц темной материи.

В сочетании с экспертным персоналом, управляющим лабораторией, и инфраструктурой, контролируемой горнодобывающей компанией Vale, Ltd., этот объект предлагает редкую возможность исследовать природу Вселенной так, как не может сделать даже самый мощный орбитальный космический телескоп.

Это не физика, изображенная в фильме Кристофера Нолана «Оппенгеймер», где ученые спешат осознать, что, как они знают, это будет новая форма энергии или оружие беспрецедентной силы. На карту поставлено нечто более фундаментальное в поисках темной материи. Найти его означало бы открыть дверь к более глубокому пониманию законов, лежащих в основе нашего существования и определяющих эволюцию космоса. Куда это знание может привести через столетие, невозможно представить. Однако в ближайшем будущем это почти наверняка приведет к Нобелевской премии.

«Если бы у нас был положительный результат обнаружения – если бы мы были первыми – я думаю, приз был бы уже в пути», – сказал доктор Кули.

Это не пустое хвастовство. В начале 2000-х годов, когда лаборатория называлась Нейтринной обсерваторией Садбери, учёные провели здесь революционные измерения, за которые позже была удостоена Нобелевской премии. Тогда их добычей были солнечные нейтрино, мимолетные субатомные частицы, рожденные в ядре Солнца, которые через несколько минут достигают Земли и могут проникнуть сквозь твердую породу, чтобы обнаружить подземный детектор.

Ключевым вкладом лаборатории было доказательство того, что нейтрино несут небольшую массу и могут, подобно хамелеону, переходить из одного типа в другой. Это имеет решающее значение для более широкой структуры Стандартной модели физики элементарных частиц – теории, которая предсказывает поведение кварков, электронов, нейтрино и всех других строительных блоков материального мира, открытых учеными, а также сил, управляющих их взаимодействиями. .

Но в Стандартной модели нет места темной материи, которая, как подозревает большинство физиков, представляет собой совершенно другую категорию частиц или частиц, которые практически не имеют возможности взаимодействовать с чем-либо еще, кроме гравитации. Если предположить, что их вообще можно обнаружить, это делает их чрезвычайно трудными для обнаружения.

Стандартная модель физики элементарных частиц

Все обнаруженные частицы

физиками до сих пор, а также силы, которые

существуют между ними, прогнозируются и учитываются.