Предсказание Аркадия Мигдала
Еще в 1939 году советский физик Аркадий Мигдал предсказал уникальную реакцию атомов на столкновения. Его расчеты показали: при резком ударе нейтральной частицы по ядру оно сместится, а электронные оболочки отреагируют с запаздыванием.
От теории к космической загадке
Это рассогласование вызывает "встряску", выбивающую электрон с орбиты и ионизирующую атом. Десятилетиями эффект оставался чисто теоретическим — обнаружить одиночный электрон среди радиационного шума было невозможно. Одновременно в космологии углублялась тайна скрытой массы Вселенной. Хотя невидимая темная материя составляет около 85% космической массы, ее частицы ускользают от земных детекторов. Поиск тяжелых вимпов не принес успеха, сместив фокус на легкие частицы. Однако их столкновения с атомами передают ничтожно мало энергии, оставаясь незамеченными.
Решение для невидимого
Эффект Мигдала предлагает элегантное решение этой проблемы, делая невидимое наблюдаемым. Если частица темной материи выбьет электрон, детекторы зафиксируют именно его энергию, а не слабое смещение ядра. Физики долго использовали этот расчет в моделях без экспериментального подтверждения. Теперь этот пробел закрыт.
Атомная камера: новаторский эксперимент
Группа китайских ученых разработала уникальную установку — "атомную камеру". Этот газовый детектор низкого давления заполнен смесью гелия и специального органического газа. Конструкция прибора с высокой точностью восстанавливает трехмерные траектории заряженных частиц. Для проверки теории физики бомбардировали газ нейтронами, имитирующими поведение темной материи и провоцирующими предсказанный импульс.
Находка среди тысяч событий
Задача напоминала поиск иголки в стоге сена. Система проанализировала свыше 800 000 событий в детекторе, выискивая специфическую сигнатуру: два следа, исходящих из одной точки. Короткий след принадлежал отскочившему ядру, второй — выбитому электрону. Фоновая радиация не создает подобную геометрию.
Твердое подтверждение и новые горизонты
Исследователи выделили шесть событий, идеально совпавших с предсказаниями Мигдала. Статистическая значимость достигла пяти сигм — уровня, исключающего случайность в физике частиц. Эксперимент подтвердил, что детектор фиксирует почти всю энергию электрона, обеспечивая чувствительность даже к слабым взаимодействиям.
Практический прорыв в физике
Прямое наблюдение эффекта Мигдала переводит поиск темной материи из теории в практику. Полученные данные доказывают: существующие детекторы можно адаптировать для поиска легких частиц. Это открывает обнадеживающие перспективы для понимания истинного состава нашей Вселенной.
Источник: naked-science.ru
