Ученые НИУ БелГУ в составе международного коллектива усовершенствовали алгоритмы обработки сигналов от детектора в рамках международного проекта DarkSide. Этот проект направлен на поиск трудноуловимых частиц темной материи с помощью специального детектора, который сегодня только создается. Результаты опубликованы в журнале The European Physical Journal.
Темной материей физики называют форму материи, не участвующую в электромагнитном взаимодействии и поэтому недоступную прямому наблюдению. Темная материя, по мнению ученых, составляет порядка четверти массы-энергии Вселенной и проявляется только в гравитационном взаимодействии. Исследователи ожидают, что темная материя должна состоять из каких-то частиц, подобных элементарным частицам в обычной материи.
Чтобы «увидеть» темную материю, нужно создать особый детектор, который, подобно телескопу, будет ловить эти трудноуловимые частицы. В эксперименте DarkSide-20k, направленном на создание такого устройства, участвуют ученые из России, Италии, Франции, Польши, Китая и США, которые вместе образуют коллаборацию DarkSide. Из России в работе DarkSide принимают активное участие ученые НИУ БелГУ, а также исследователи из МГУ, ОИЯИ, Курчатовского института и других организаций.
Недавно коллаборация DarkSide представила усовершенствованный алгоритм обработки сигнала будущего детектора DarkSide-20k, основанный на гибридной модели, использующей Байесовские сети и Марковские цепи. Его применение дает тот же конечный результат, что и прежние модели, но при меньшем наборе данных и времени обработки. Это позволит эффективнее обрабатывать экспериментальные данные с детектора.
«
«Главный результат второй фазы эксперимента DarkSide-50, которая проходила в 2014–2018 годах, состоит в том, что детектор не обнаружил следов взаимодействия темной материи с обычным веществом в диапазоне 1–10 ГэВ», – рассказал профессор кафедры теоретической и экспериментальной физики НИУ БелГУ Александр Кубанкин.
Сейчас строится следующий детектор DarkSide-20k, чувствительность которого будет на 2–3 порядка больше, чем у предшественника. По мнению ученых, это поможет обнаружить нужный сигнал.
Одно из практических приложений таких фундаментальных исследований – разработка алгоритмов обработки больших данных, в частности, нейросетевых алгоритмов, которые смогут применяться более широко в других отраслях. Другая возможная сфера применения – получение сверхчистых материалов и развитие соответствующих технологии их обработки.
Сегодня ученые из НИИЯФ МГУ и НИУ БелГУ вместе с крупнейшим производителем титана ВСМПО-Ависма в рамках Федеральной целевой программы (проект № 075-15-2021-1392) отрабатывают технологию получения сверхчистого титана и апробируют ее в серийном производстве для будущих низкофоновых экспериментов, подобных DarkSide, в том числе и на территории РФ.
Обсуждение