Пятница, 10 Апрель 2020

Темные дела: физики ищут невидимую руку творца



Темные дела: физики ищут невидимую  руку  творца

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 внушительная доказательная база. Есть ли у ученых шансы когда-нибудь раскрыть темное вещество в материале. Ключевой компонент Вселенной

Частицы темной материи родились вскоре после Большого взрыва, когда Вселенная представляла собой раскаленную плазму. По мере остывания они образовывали сгустки, обеспечившие в итоге возникновение звезд и галактик. Если бы в плазме были только простые частицы, из которых есть атомы, то излучение отправляло бы их друг от друга, не позволяя формировать никакие структуры. Гравитационно связанные объекты 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 рецептами.

Примерно так ученые реконструируют эволюцию Вселенной, которая без участия темной 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 сдержать скопление. Значит, должна быть скрытая масса. Позже эта гипотеза обрела многочисленные подтверждения по аномалиям скоростей вращения вселенных: удаленные от центра цокочи дисков почти не замедляются, как было бы, если бы они состояли только из звезд.

Косвенно уловить присутствие скрытой 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 ощутимое невидимое гало. Используя разные модели, ученые вычисляют разделение 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, главный научный сотрудник Института ядерных проведение исследований РАН.

Среди кандидатов на роль темных частиц сверхлегкие аксионы, слабовзаимодействующие частицы (WIMP), стерильное нейтрино, которое помогает разжевать 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 должны 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 идеалистов и экспериментаторов пытаются ответить на него. Способ наблюдения зависит от модели, в которую закладываются все свойства гипотетической частицы. 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 темной материи, описывает Дмитрий Горбунов.

Исходя из этого, темные частицы могут шредероваться с образованием электрона и позитрона. Следы этих аннигиляций ищут, но это в любом случае косвенное доказательство. Кроме того, результаты довольно нечеткие, частицы отклоняются, летая 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 частиц, вещество детектора охлаждается, и нужно ждать, в тот момент, когда в него врежется частица темной материи. Эти события сами по себе редкие, поскольку частица если и взаимодействует, то слабо. Удар призывает возбуждение атома и всплеск решительности, который фиксируется детектором.

При этом бесконечно увеличивать объем вещества обнаружителя, чтобы повысить вероятность пролета темных частиц, нельзя без потери чувствительности. Кроме того, в сигнал вмешивается нейтрино. Чтобы его отсечь, возможно, придется строить совершенно новый детектор, чтобы обеднеть ниже этого сигнала.

Нужно использовать детектирование направления удара частицы. Это существенно подавит фон, потому, что нейтрино летят направленно от Солнца, а темное химическое соединение 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 выбежать частица, но ее нет. Значит, она невидимая.

Пока ни одним из способов изловить частицы темной материи не удалось. Непонятно даже, какой-никакой из них наиболее перспективен.


Иллюстрация Состав Вселенной

Редактор рубрики


Место события на карте мира:










комментарии (0)


Вы можете оставить комментарии от своего имени, через сервисы представленные ниже:


Другие интересные новости


Видео новости на сегодня

Обивать пороги не придется: как оформить пособие по безработице, не выходя из дома - Россия 24




Популярное на сегодня

Автоматизированная система анализа заголовков новостей с поиском популярных слов.
Автоматизированная система анализа заголовков новостей
Данные обновляются каждые полчаса.

Эмоции на сегодня

Анализ эмоциональной составляющей новостей.
Анализ эмоциональной составляющей новостей .

Данные обновляются каждые полчаса.

Страны и города

Соотношение количества новостей из разных точек Земли за сутки.
Соотношение количества новостей из разных точек Земли .

Данные обновляются каждые полчаса.

Валюты

Рейтинг валют участвующих в новостях.
Рейтинг валют участвующих в новостях .

Данные обновляются каждые полчаса.





Комментарии к новостям

30 Сентября 2018, 15:16 Alexander

Санация идет по плану. Интересно, кто станет новым владельцем? ... »

5 Сентября 2018, 20:43 Larisa

"С жалобами на подземные толчки". Забавно)) ... »

27 Мая 2018, 04:50 Irina

Ошибка: До 2014 года только в Паттайе, по данным таиландских властей, бредили более 60 тысяч россиян. ... »

26 Мая 2018, 02:52 evgen69th

Здесь есть нацеленный обман, т.к. "аналогов которому в России до сих пор не существовало" - это откровенная ложь. Уже 17-й сезон существует Байкальский проект - https://baikalproject.com - который является первопроходцем образовательной ... »

29 Апреля 2018, 17:49 Denis

Точно Шмаков говорит, не допустят депутаты такого "равноправия" с обычными людьми. Подзажрались уже, даже если раньше были рабочими. пять лет в думе и бронзовеют. Хотя, было бы прикольно посмотреть, как они ... »

27 Апреля 2018, 07:39 Дина

Назначение Медведева на этот пост вновь будет большой ошибкой Президента. Мы голосовали за Путина без Медведева, ибо тот ,несмотря на хвалебные отчеты, практически саботирует вместе со своим кабинетом все инициативы Путина. ... »

16 Апреля 2018, 09:48 Kristel

Ну сколько они еще будут ее мучить? Издеваются над невинным человеком как хотят, Бога не боятся! ... »

Новости шоу-бизнеса

Что смотреть онлайн 10 апреля. Расписание трансляций

Что смотреть онлайн 10 апреля. Расписание трансляций

МОСКВА, 10 апреля. День астронавтики – послезавтра, но в планетарии и детской библиотеке уже начали активно к нему готовиться. Геликон-опера отмечает онлайн свое 30-летие, в концертном спортзале Зарядье в прямом эфире пляшет Сергей Полунин, в Большом – Щелкунчик, а театральную … Прочитать