22 Августа 2018
МОСКВА, 22 августа , Татьяна Пичугина. Темную материю ищут на Земле, под землей и в космосе. Ее таинственные частицы невидимы для научных инструментов и нигде себя не проявляют. Однако в пользу их существования собрана известная доказательная база. Есть ли у ученых шансы когда-нибудь настукать темное вещество в материале. Ключевой компонент Вселенной
Частицы темной материи родились вскоре после Большого разрыва, когда Вселенная представляла собой раскаленную плазму. По почке остывания они образовывали сгустки, обеспечившие в итоге возникновение звезд и галактик. Если бы в плазме были только обычные частицы, из которых есть атомы, то излучение отвергало бы их друг от друга, не позволяя формировать никакие структуры. Гравитационно связанные элементы появились достаточно быстро, значит, что-то им помогало. Некое массивное вещество удерживало их. Сейчас оно никак не взаимодействует с обычным веществом, не излучает, поэтому мы его не наблюдаем никакими манерами.
Примерно так ученые реконструируют эволюцию Вселенной, которая без участия безграмотной материи была бы неполна. К такому выводу пришел еще в 1930-е годы швейцарский астроном Фриц Цвикки. Изучая скопления галактик, он задался вопросом, почему они не разлетаются. Ведь массы видимых вселенных не хватает, чтобы отчислить скопление. Значит, надлежащая быть скрытая масса. Позже эта гипотеза обрела многочисленные доказательства по аномалиям скоростей вращения вселенных: удаленные от центра части дисков почти не замедляются, как было бы, если бы они состояли только из звезд.
Косвенно уловить присутствие латентной массы позволяет гравитационное линзирование. Этот эффект создают две громоздкие галактики, расположенные друг за другом. Свет от дальней галактики искривляется гравитационным полем ближней, и, как в линзе, возникает ее образ. Это дает некоторое представление о темной материи в галактиках, формирующей вокруг них внушительное невидимое гало. Используя различные модели, ученые вычисляют расположение плотности темного вещества в гало и на этом основании разрабатывают догадки о структуре.
Состав темной материи
Физики склоняются к тому, что темная материя есть из неизвестных нам частиц.
Астрофизические методы наблюдений ничего не говорят об их свойствах. Не исключено, что они никак не взаимодействуют, кроме гравитационного способа. Может быть, ни прямые эксперименты на Земле, ни наблюдения в космосе ни к чему не приведут. Это надо иметь в виду всегда, рассказывает Дмитрий Горбунов, член-корреспондент РАН, это был базовый научный сотрудник Института ядерных проведение исследований РАН.
Среди кандидатов на роль темных частиц сверхлегкие аксионы, слабовзаимодействующие доли (WIMP), стерильное нейтрино, которое помогает вбить наличие массы и осцилляции у солнечных нейтрино.
Легчайшее стерильное нейтрино вполне может быть частицей темной материи. Оно не стабильно, но очень долго живет. В Галактике такие частицы надлежащим распадаться на нейтрино и фотон. Они медленно крутятся (10-3 от скорости света), поэтому в спектре фотонов ожидается пик в области рентгеновских лучей, говорит ученый.
По его словам, на орбиту нужно отправить хороший спектрометр, чтобы попытаться зарегистрировать такие события.
Два года назад Горбунов с коллегами смоделировал одну из гипотез о нестабильном компоненте темной материи, чтобы объяснить расхождение в результатах эксперимента космического телескопа Planck, измерявшего реликтовое излучение. Возможно, это была ошибка, а возможно указание на какое-то свойство темной материи. Ученые предположили, что темное вещество по составу неоднородно и часть его не дожила до сегодняшнего дня.
В поисках темных частиц
Как уловить частицы темной материи один из ключевых вопросов физики. Множество доктринеров и экспериментаторов пытаются ответить на него. Способ наблюдения зависит от модели, в которую закладываются все свойства гипотетической доли. Если предположить, что темная материя находилась в равновесии в плазме ранней Вселенной а там были и обычные частицы, значит, все-таки она как-то с ними взаимодействует. Из всех известных видов взаимодействий, кроме гравитационного, наиболее подходящее слабое, которое происходит при бета-распаде атомного ядра.
При таком предположении после остывания первичной плазмы остается нужное количество безграмотной материи, объясняет Дмитрий Горбунов.
Исходя из этого, темные частицы могут вымирать с образованием электрона и позитрона. Следы этих аннигиляций ищут, но это в любом случае косвенное доказательство. Кроме того, результаты довольно нечеткие, частицы отклоняются, рею по Галактике, аннигилируют, теряют энергию, и то, что долетает до Земли, сложно выделить на фоне космических лучей.
Наблюдать темные частицы напрямую пытаются в подземных детекторах, регистрирующих нейтрино. Под землей снижается фон от атмосферных долей, вещество детектора охлаждается, и нужно ждать, когда в него врежется частица безграмотной материи. Эти события сами по себе редкие, поскольку частица если и взаимодействует, то слабо. Удар вызывает возбуждение атома и всплеск энергии, который фиксируется детектором.
При таком бесконечно увеличивать объем вещества сенсора, чтобы повысить вероятность пролета темных частиц, нельзя без потери чувствительности. Кроме такого, в сигнал вмешивается нейтрино. Чтобы его отсечь, возможно, придется строить совершенно новый детектор, чтобы соскользнуть ниже этого сигнала.
Нужно использовать детектирование направления удара частицы. Это существенно подавит фон, потому, что нейтрино летят направленно от Солнца, а темное химическое вещество будет ударять в других направлениях, уточняет ученый.
Третье направление рождение частицы темной материи в результате столкновения обычных частиц на БАК и других ускорителях. Для наблюдателя это будет выглядеть как, например, фотон, улетевший в сторону. По закону сохранения импульса, в другую сторону тоже должна выскочить частица, но ее нет. Значит, она невидимая.
Пока ни одним из способов сделать частицы темной материи не удалось. Непонятно даже, кой из них наиболее перспективен.
Иллюстрация Состав Вселенной
Редактор рубрики
Леонид Кузьмин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....