За 225 дней работы детектор XENON100 не сумел обнаружить слабовзаимодействующие массивные частицы тёмной материи (вимпы).

XENON100 ориентирован на регистрацию вимпов при их рассеянии на ядрах ксенона. Гипотетические взаимодействия частиц тёмной материи в объёме детектора ведут к образованию ионов Xe+, возбуждённых атомов Xe* и электронов. Часть последних избегает рекомбинации и уносится от места взаимодействия электрическим полем, попадая в расположенный рядом газообразный ксенон, где создаёт сцинтилляционные фотоны, которые должен улавливать массив фотоэлектронных умножителей. Для подавления фона используется пассивная защита из высокочистой меди, полиэтилена, свинца и воды; кроме того, вся установка, размещённая в подземной итальянскойНациональной лаборатории Гран-Сассо, защищена мощным слоем горных пород.

В апреле 2011-го коллаборация XENON, напомним, уже объявляла о том, что её поиски успехов не приносят. За прошедшее время XENON100 всё же зафиксировал два события, которые можно интерпретировать как взаимодействия вимпов с веществом, но этот результат нельзя назвать значимым: он практически не отличается от ожидаемого фонового уровня в одно событие.

Предельное сечение рассеяния вимпов на нуклонах, определённое по данным XENON100 на уровне доверительной вероятности в 90%. На графике также отмечены результаты нескольких аналогичных экспериментов. (Иллюстрация XENON Collaboration.)

Отрицательный результат физикам, впрочем, тоже интересен, поскольку его всегда можно представить в виде новых, более жёстких ограничений на сечение упругого рассеяния вимпов на нуклонах. Обработав свежую информацию, участники XENON добились того, что максимально допустимое сечение для вимпа массой в 50–55 ГэВ снизилось до 2∙10–45 см² (годом ранее оно составляло 7∙10–45 см²). Данные по другим массам частиц тёмной материи можно найти на графике выше.

В скором времени кривая, отмечающая максимально возможные сечения, сдвинется ещё ниже, поскольку закрывать проект XENON100 никто пока не собирается. Эксперимент, напротив, будет развиваться, и детектор следующего поколения получит ксеноновую мишень большего объёма, которая автоматически сделает его намного более чувствительным.