Ученые нащупали неуловимый космический компонент
Ученые совершили возможный прорыв в поисках темной материи — они обнаружили ее следы во время эксперимента, проводившегося на глубине 1,6 км под землей в Южной Дакоте, — хотя и не стали утверждать, что им наконец удалось обнаружить этот неуловимый космический компонент.
© x99/ ZUMAPRESS.com/Global Look Press
Исследователи описали взаимодействие частиц, зафиксированное в подземном исследовательском центре Сэнфорд, построенном на месте бывшего золотого рудника в районе Блэк-Хилс в штате Южная Дакота. Возможно, в этом взаимодействии участвовала гипотетическая частица под названием вимп (от английского WIMP, Weakly Interacting Massive Particle, «слабо взаимодействующая массивная частица»). Это один из предполагаемых кандидатов на роль частицы темной материи, отмечает Reuters.
Из обычной материи состоят звезды, планеты, люди и все остальное, что мы можем видеть. Но, как поясняет Reuters, она составляет лишь около 15% всей материи во Вселенной. Считается, что остальная часть — это темная материя, которая не излучает и не отражает свет, поэтому ее невозможно увидеть ни невооруженным глазом, ни в телескоп. Ученые уверены, что темная материя существует, поскольку она оказывает гравитационное воздействие в масштабах галактик.
Физик-ядерщик Сэм Эриксен из Бристольского университета в Англии, ведущий автор исследования, в котором описывается эта работа, сказал, что это «может быть первым намеком на обнаружение темной материи».
Считается, что темная материя крайне редко взаимодействует с обычной. Продолжающийся эксперимент LUX-ZEPLIN (LZ), в ходе которого было сделано это наблюдение, предназначен для регистрации подобных взаимодействий и оптимизирован для поиска вимпов. В эксперименте используется 10 тонн жидкого химического элемента ксенона в детекторном устройстве — большом цилиндрическом сосуде, который находится в ведении Национальной лаборатории имени Лоуренса при Министерстве энергетики США.
Исследователи ищут следы рассеяния темной материи на атомах ксенона. При рассеянии частицы они наблюдают вспышки света, по характеристикам которых можно определить, какой тип частицы взаимодействовал с ксеноном.
В заявлении, сделанном на научной конференции в Японии и описанном в исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, они сообщили об обнаружении взаимодействия между атомом ксенона и другой частицей, которое, судя по всему, происходило по сценарию, характерному для вимпов.
По их словам, они, возможно, наблюдали столкновение вимпа с ядром атома ксенона, в результате которого выделилось небольшое количество энергии, вызвавшее слабую вспышку ультрафиолетового излучения, зафиксированную в ходе эксперимента. В результате столкновения ядро атома ксенона сдвинулось вперёд, что называется ядерной отдачей.
Хотя исследователи заявили, что взаимодействие велось так, как они ожидали бы от вимп, они предупредили, что это наблюдение еще не соответствует статистическому порогу, необходимому для того, чтобы заявить об открытии темной материи.
«Важно отметить, что, поскольку это всего лишь единичное событие, мы не утверждаем, что это темная материя», – отмечает Эриксен.
Исследователи работают над тем, чтобы исключить другие объяснения. «Возможно, мы наблюдаем нечто экстраординарное, но мы должны быть исключительно скрупулезны, прежде чем сделать такой вывод», – предупреждает астрофизик из Калифорнии и соавтор исследования Альвин Камаха.
Ученые не уверены в природе темной материи точно так же, как не уверены в природе таинственной космической силы, называемой темной энергией. «Возможно, миллионы частиц темной материи проходят через наши тела каждую секунду, и все же почти ни одна из них никогда не вступит во взаимодействие с атомами в наших телах», – комментирует Камаха.
Ведущая гипотеза заключается в том, что темная материя состоит из частиц, которые образовались в ранней Вселенной и все еще присутствуют сегодня.
«Когда мы наблюдаем за галактиками и скоплениями галактик, мы видим, что они ведут себя так, как будто содержат гораздо больше массы, чем видимая нами материя. Таким образом, хотя мы не можем видеть саму темную материю, мы можем наблюдать, как действует ее гравитация», – подчеркивает Камаха.
«Темную материю можно представить как космический клей, благодаря которому сформировались такие галактики, как наш Млечный Путь. Без темной материи Вселенная развивалась бы совсем по-другому, и структуры, которые в конечном итоге привели к возникновению нашей Солнечной системы, могли бы сформироваться иначе», – говорит Камаха.
Ученые ищут темную материю разными способами. «Мы изучаем ее гравитационное воздействие на галактики и Вселенную. Мы пытаемся получить частицы темной материи в ускорителях частиц. И мы проводим прямые эксперименты по обнаружению темной материи, размещая их глубоко под землей, как в эксперименте LZ, чтобы защитить их от космических лучей и других источников фонового излучения, и ищем те крайне редкие случаи, когда частица темной материи взаимодействует с обычной материей», — говорит Камаха.
Свежие комментарии