Учёные обнаружили нейтринный туман в детекторах тёмной материи

Это может усложнить поиск тёмной материи. Что такое нейтринный туман?

Нейтринный туман — это большое количество солнечных нейтрино, слабо взаимодействующих частиц, которые проникают даже на значительную глубину под землю. Эти частицы с энергией до 18 мегаэлектронвольт (МэВ) способны взаимодействовать с ядрами атомов в детекторах тёмной материи, вызывая искажение получаемых данных.

Как это может повлиять на поиск тёмной материи? Присутствие таких взаимодействий может усложнить экспериментальный поиск слабо взаимодействующих массивных частиц, или WIMP — гипотетических кандидатов на роль тёмной материи.

Для экспериментов по обнаружению тёмной материи используются глубокие подземные контейнеры с жидким ксеноном, расположенные на глубине до 2400 метров. Как проводились исследования?

В ходе эксперимента исследователи анализировали данные о взаимодействии нейтрино с ядром ксенона, известные как когерентное упругое рассеяние нейтрино на ядре (CEνNS). В детекторе XENONnT было зафиксировано 11 таких взаимодействий с использованием машинного обучения.

Эксперимент PandaX-4T зарегистрировал 75 событий, что объясняется более низкой пороговой энергией, заданной в детекторе PandaX-4T, а также большей глубиной его размещения. Эти события дали возможность оценить солнечный поток нейтрино.

Результаты исследований При регистрации потока солнечных нейтрино от радиоактивного распада изотопа 8B оба детектора продемонстрировали схожие результаты, подтверждая теоретические предсказания Стандартной модели. Поток солнечных нейтрино, зафиксированный детекторами, составил около 50 миллиардов частиц на квадратный метр в секунду.

Хотя уровень статистической значимости достиг 2,64 сигмы для PandaX-4T и 2,73 сигмы для XENONnT, чего недостаточно для полного подтверждения (5 сигм), учёные считают полученные результаты многообещающими. Планы на будущее В будущем исследователи планируют улучшить детекторы и продолжить сбор данных, чтобы повысить точность наблюдений и глубже понять влияние нейтринного тумана на эксперименты по поиску тёмной материи.

Особенно быстро тают ледники юго-западной части Шпицбергена, которые омываются тёплыми водами Северо-Атлантического течения. За последние пять лет они ежегодно теряют слой льда почти в 2,5 метра.

По данным палеогеографических исследований, подобное сокращение площади ледников происходило около 4000 лет назад, во времена мамонтов. На Шпицбергене ледниками покрыто около 57 % площади — это примерно 34 000 квадратных километров.

Российские учёные провели исследование небольшого горного ледника Альдегонда, который расположен в 10 километрах от посёлка шахтёров Баренцбург. Его таяние началось десятки лет назад.

Например, по данным на 2006 год он уже потерял 40 % своего объёма. Сейчас, по информации гляциологов из ААНИИ, темпы таяния ледника ускорились.

Его средняя толщина составляет около 80 метров, и учёные прогнозируют, что через три десятка лет ледник может полностью исчезнуть. Таяние ледников имеет большое значение для арктических экосистем.

Этот процесс определяет объём пресноводного стока, влияет на режим рек, динамику многолетней мерзлоты. Учёные проводили измерения толщи льда при помощи георадиолокации и термометрии в глубоких скважинах и установили, что изменяются не только объём и площадь ледника, но и особенности его пульсации — колебаний, вызванных единовременными или регулярными подвижками.

Эти колебания, напоминающие землетрясения, вызываются силой трения о дно ледниковой долины и дроблением льда. Причиной пульсаций ледника могут являться и небольшие сейсмические колебания.

По данным специалистов Кольского научного центра, в последнее время ледник Альдегонда потерял способность к пульсации.

Эта галактика одна из самых удалённых во Вселенной, и её свет возник почти одновременно с самой Вселенной. Телескоп Джеймса Уэбба обнаружил излучение Лаймана-альфа от JADES.

Это излучение представляет собой специфическую, ярко выраженную длину волны света, которая легко поглощается нейтральным водородом. По мнению исследователей, обнаружение этого излучения указывает на то, что туман, окружающий галактику, должен рассеяться.

Вселенная возникла примерно 13,8 миллиардов лет назад в результате Большого взрыва. В первые годы своего существования она выглядела совершенно иначе, чем сияющий, сверкающий космос, который мы видим сегодня.

Начиная с 400 000 лет после Большого взрыва и продолжаясь сотни миллионов лет, Вселенная переживала период, известный как тёмные века, когда не существовало ни планет, ни звёзд, ни галактик. Примерно через 680 миллионов лет после Большого взрыва начали формироваться первые звёзды и галактики.

Они испускали в темноту ультрафиолетовое излучение, которое начало расщеплять атомы водорода и постепенно сделало вселенную прозрачной для света. Через 1,1 миллиарда лет после Большого взрыва космос перестал быть непрозрачным морем черноты, а превратился в прозрачную, освещённую вселенную.

Однако анализ галактики JADES с помощью инструментов визуализации и спектроскопии JWST показал, что она датируется серединой космических тёмных веков. В то время нейтральный газообразный водород должен был быть настолько плотным, что подавлял любой свет, испускаемый ранними звёздами или галактиками.

«Мы действительно не должны были найти галактику, подобную этой, учитывая наше понимание того, как эволюционировала Вселенная, — говорится в заявлении Кевина Хейнлайна, соавтора и астронома из Университета Аризоны. — Мы могли бы представить себе раннюю Вселенную окутанной густым туманом, сквозь который было бы чрезвычайно трудно найти даже мощные маяки, но здесь мы видим луч света из этой галактики, пробивающийся сквозь завесу».

Исследователи не уверены, как и почему эта галактика испускала альфа-излучение Лаймана. Но у них есть несколько теорий.

Одно из возможных объяснений заключается в том, что эта галактика содержит чрезвычайно массивные, горячие звёзды, которые гораздо эффективнее вырабатывают ионизирующее излучение, чем обычные звёзды сегодняшнего дня. Альтернативная теория заключается в том, что галактика JADES содержит активную сверхмассивную чёрную дыру, и излучение, испускаемое материалом, попадающим в эту чёрную дыру, ионизирует близлежащий газ.

Исследователи нашли некоторые доказательства в поддержку этой идеи. Их измерения размеров JADES показывают, что она чрезвычайно компактна, что характерно для галактик с чёрными дырами.

Миссия называется Fram2 — в честь норвежского судна «Фрам», которое исследовало Арктику и Антарктику в начале XX века. По данным Reuters, корабль проследует по неосвоенной ранее «приполярной» траектории, включающей северный и южный полюса Земли.

Путешественники проведут на полярной орбите от трёх до пяти дней, участвуя в 22 научных экспериментах. Большая часть исследований касается влияния невесомости и радиации на человеческий организм.

Помимо Чун Вана, в миссии принимают участие норвежский кинорежиссёр Янникке Миккельсен, немецкий робототехник и полярный учёный Рабеа Патрисия Рогге и австралийский путешественник Эрик Филипс. Как прокомментировали в ИМБП РАН, полярная орбита связана с повышенным уровнем радиации по сравнению с традиционной, на которой находится Международная космическая станция.

Но говорить о том, что астронавты получат сильный уровень радиационной нагрузки, нельзя — за 4–5 суток никаких существенных изменений в их организмах не произойдёт. Другое дело — 30 суток, на которые собираются отправить в ближайшее время живые существа специалисты ИМБП РАН.

Они планируют запустить в космос биоспутник «Бион-М» № 2, в котором будут находиться 75 мышей и больше тысячи мух-дрозофил. На этих живых организмах учёные намерены изучить влияние более сильной радиации на той же самой полярной орбите.

Те 30 суток, в течение которых они будут облетать полюса Земли, будут приравниваться к двум годам и больше в пересчёте на человеческий век. По последним данным, запуск «Биона-М» № 2 планируется в июле.

На фото запечатлён хвост Меркурия. По словам учёных, его длина составляет около 150 тысяч километров.

Известно, что хвост можно наблюдать у комет и малых тел Солнечной системы, когда они приближаются к Солнцу. Он состоит из льда и пыли, которые тают под солнечными лучами.

Однако хвост может появляться и у более крупных объектов Солнечной системы. Например, у планеты Меркурий.

Инженер обсерватории «Вега» НГУ Егор Коняев объяснил, что механизм образования хвоста у Меркурия похож на принцип образования хвоста у комет. Из-за близости к Солнцу атомы химических элементов, составляющих атмосферу планеты, постоянно сносятся солнечным ветром.

Так образуется меркурианский хвост, состоящий из гелия, натрия, водорода, калия и кислорода. Этот хвост называют натриевым, поскольку ярче всего он виден в «линии натрия» — на длине волны 589 нанометров.

Запечатлеть хвост Меркурия на камеру — сложная задача. Необходимо, чтобы Меркурий достиг максимальной радиальной скорости относительно Солнца, значительно удалился от Солнца и сложились подходящие метеоусловия.

Для съёмки натриевого хвоста Меркурия нужен специальный фильтр на длину волны 589 нанометров с шириной пропускания 10 нанометров. Фотограф также должен использовать длительные выдержки и высокую чувствительность.

Наиболее благоприятный период для наблюдения Меркурия в этом году пришёлся на конец февраля и вторую половину марта. Планету удалось снять, когда она находилась очень низко над горизонтом, пояснил Егор Коняев.

Благоприятные условия для наблюдения натриевого хвоста Меркурия в наших широтах возникнут только весной 2027 года. Специалисты НГУ также отметили, что кометоподобный хвост иногда появляется у Луны.

Его можно наблюдать только в период новолуния, когда он выглядит как слабое пятно в диаметрально противоположной Солнцу части неба. В планах астрономов НГУ — сделать фотографии лунного хвоста, а также хвоста спутника Юпитера Ио.