Краткая история астрономии. Том 11. Темная материя

Глава 11-11-5
Пьер Сикиви

Пьер Сикиви (родился 29 октября 1949 г.) - американский физик-теоретик и в настоящее время заслуженный профессор физики Университета Флориды в Гейнсвилле, Флорида.Он изобрел аксионный галоскоп и аксионный гелиоскоп и сыграл важную роль в развитии аксионной космологии.

Сикиви получил лицензию естественных наук в Льежском университете, Бельгия, в 1970 году и защитил докторскую диссертацию.получил степень доктора физики под руководством Фезы Гюрси из Йельского университета в 1975 году, защитив диссертацию «Лептонные и адронные спектры в универсальных калибровочных теориях».

Сикиви был научным сотрудником кафедры физики Университета.из Мэриленда с 1975 по 1977 год и в SLAC с 1977 по 1979 год. Он стал старшим научным сотрудником ЦЕРН с 1979 по 1981 год и доцентом Университета Флориды с 1981 по 1984 год. В 1984 году он стал доцентом физики в Университете Флориды.и получил звание профессора в 1988 году. Нынешнее звание «Заслуженный профессор» он получил в 2012 году.

Сикиви лауреат премии Сакураи 2020 года. В 1994 году Сикиви был избран членом Американского физического общества.Он был стипендиатом Гуггенхайма в 1997–1998 учебном году.

Сикиви сыграл решающую роль в разработке эксперимента Axion Dark Matter eXperiment (ADMX).Он сотрудничал с Нилом С. Салливаном и Дэвидом Б. Таннером из Университета Флориды и разработал экспериментальные детали ADMX.В 1983 году Сикиви вместе с Дж. Прескиллом, М. Б. Уайзом, Ф. Вильчеком, Л. Ф. Эбботтом, М. Дайном и В. Фишлером обнаружили, что космические аксионы, созданные в результате механизма смещения, могут составлять значительную часть Темной материи.Позже Сикиви заложил теоретическую основу для обнаружения аксионов темной материи, таких как ADMX.

Глава 11-11-6
CDMS

CDMS (англ. Cryogenic Dark Matter Search — Криогенный поиск тёмной материи) — серия экспериментов, разработанных для непосредственного детектирования частиц тёмной материи в форме вимпов. Используя матрицу полупроводниковых детекторов, находящихся при температуре около 0,01 К, CDMS является наиболее чувствительным экспериментом по получению данных о взаимодействии вимпов с земным веществом. Первый эксперимент CDMS-1 проводился в туннеле под кампусом Стэнфордского университета. Текущий эксперимент CDMS-2 проводится глубоко под землёй в Миннесоте.

За период с 2007 по 2008 годы в рамках экспериментов удалось зарегистрировать два события, которые можно расценить как случаи регистрации вимп-частиц. При этом прогнозируемая вероятность регистрации подобных событий была оценена в пять событий за два года.

Глава 11-11-7
В Канаде начали строить самый точный детектор темной материи

Май 2018

В канадской подземной физической лаборатории SNOLAB началось сооружение установки SuperCDMS, предназначенной для поиска массивных частиц темной материи. С помощью нового детектора можно будет искать частицы в недоступном ранее диапазоне от одного до десяти масс протона, а точность SuperCDMS в 50 раз превысит точность предыдущей версии, что делает его одним из самых чувствительных детекторов по поиску темной материи. О начале постройки детектора сообщает пресс-релиз Национальной ускорительной лаборатории SLAC, одного из партнеров проекта.

Напрямую подтвердить существование частиц темной материи ученые до сих пор не смогли. Правда, в 2010 году группа CDMS сообщала о регистрации одной частицы темной материи, однако статистическая значимость этого измерения была невысока, и в дальнейшем оно не подтвердилось.

Ученые не теряют надежды и продолжают совершенствовать экспериментальные установки, призванные регистрировать частицы темной материи. В частности, о постройке нового детектора сообщает группа CDMS. Предыдущая версия разработанной ими установки состояла из 30 полупроводниковых кремний-германиевых детекторов размером с хоккейную шайбу, охлажденных до температуры около 0,6 кельвинов, и находилась на глубине чуть менее четырехсот метров в подземной шахте Судан в национальном парке Минессоты, чтобы снизить фоновый сигнал от нейтрино и космических частиц.

Когда гипотетические массивные частицы темной материи (вимпы) пролетают через такую шайбу, они могут столкнуться с атомами кристаллической решетки и заставить их колебаться (такие колебания удобно описывать с помощью квазичастиц — фононов); кроме того, они могут ионизировать вещество, то есть выбить из него электроны. Оба этих эффекта легко отследить — сигнал ионизации можно считывать с помощью усилителей на полевых транзисторах, а фононы удобно отлавливать с помощью сверхпроводящих датчиков краевых переходов, основанных на сверхпроводящих квантовых интерферометрах (СКВИДах).

К сожалению, частицы темной материи невероятно редко взаимодействуют с частицами Стандартной модели, и точности предыдущей версии установки не хватило, чтобы достоверно зарегистрировать хотя бы одно событие, отвечающее рассеянию вимпов. На этот раз ученые планируют охладить кремний-германиевые детекторы до еще более низкой температуры около 0,1 кельвина и увеличить их объем более чем в два раза, доведя радиус шайбы до десяти сантиметров. Кроме того, новая установка, получившая название SuperCDMS. сможет вместить 31 ряд, в каждом из которых помещается шесть детекторов, что позволит значительно ускорить поиски (правда, первые несколько лет на ней будет работать только четыре ряда). Наконец, SuperCDMS будет находиться не в шахте Судан, а в подземной лаборатории комплекса SNOLAB, оставшейся после экспериментов по поиску нейтрино и расположенной на глубине более двух километров. Таким образом, установка будет лучше защищена как от тепловых флуктуаций, так и от космического фона, который мешает отделить события, отвечающие рассеянию вимпов, от событий, связанных с другими частицами.

_{nplus1.ru, 8 мая 2015, Дмитрий Трунин}

_{https://nplus1.ru/news/2018/05/08/SuperCDMS}