• Тeмнaя мaтeрия
• исслeдoвaниe
• МКС
• aстрoфизикa

В oтличиe oт рeнтгeнoвскиx лучeй, кoтoрыe нe виднo нeвooружeнным глaзoм, нo oбoрудoвaниe мoжeт измeрить, учeным eщe прeдстoит oбнaружить тeмную мaтeрию пoслe трex дeсятилeтий пoискoв и сaмыx чувствитeльныx инструмeнтoв в мирe.

Учeныe пытaются нaйти ee в нeкoтoрыx из сaмыx изoлирoвaнныx в мирe рaйoнoв — глубoкo пoд зeмлeй и в кoсмичeскoм прoстрaнствe.

Слeды влияния тeмнoй мaтeрии

Кaк и oтпeчaтки лaп, oстaвлeнныe нeулoвимым живoтным, кoсмoс пoлoн признaкoв сущeствoвaния тeмнoй мaтeрии, нo мы нe видим ee нaпрямую. Oднaкo, ТМ сoстaвляeт около 84,5% от общей массы материи во Вселенной.

Астроном Фриц Цвикки(Fritz Zwicky) обнаружил признаки темной материи в 1933 году, когда он рассматривал скопление галактик. Он заметил, что они излучали намного меньше света, чем они должны были быть, принимая во внимание их массу. После выполнения некоторых вычислений, он понял, что большая часть массы кластера не излучает свет или электромагнитное излучение на всех длинах волн.

Ученые считают, что темная материя состоит, скорее всего, из совершенно новых элементарных частиц, которые выходят за рамки стандартной модели, в которую все известные в настоящее время частицы вписываются. Эти, пока еще неизвестные частицы, будут взаимодействовать слабо или вообще не взаимодействовать с другими известными частицами, что делает их обнаружение очень трудной задачей. Есть два вероятных типа частиц, которые теоретики постулировали для описания характеристик темной материи: вимпы и аксионы.

Слабовзаимодействующая массивная частица (WIMP) будет электрически нейтральной и от 100 до 1000 раз более массивной, чем протон. Аксионы не будут иметь электрический заряд и будут чрезвычайно легкими — возможно, как одна-триллионная массы электрона.

На охоту за темной материей

Мало того, что темная материя не излучает свет или электромагнитное излучение, она даже не взаимодействует с ними. На самом деле, единственное взаимодействие, с помощью которого темная материя взаимодействует с обычной материей — это гравитация. Вот почему миллионы частиц темной материи проходят через обычную материю незамеченными. Для того, чтобы захватить хотя бы одну частицу, ученые используют очень сложное оборудование.

Большой подземный Ксеноновый эксперимент и прямое обнаружение

Большой подземный Ксеноновый детектор (LUX), эксперимент, который проходил в течение почти двух лет и закончился в мае 2016 года, был одним из наиболее значительных усилий для непосредственного обнаружения темной материи. Об этом эксперименте Вы можете прочесть здесь

Кроме того, Земля имеет экстраординарное количество радиоактивного «шума». Пытаясь обнаружить взаимодействия темной материи на поверхности Земли походит на попытку услышать кого-то, кто шепчет через класс шумной школы.

Альфа Магнитный Спектрометр(АМС) и косвенное обнаружение

АМС работает в рамках эксперимента, нацеленного на косвенное обнаружение ТМ.

Некоторые теоретики предполагают, что сталкивающиеся частицы темной материи могут аннигилировать, производя две или более «нормальных» частиц. Теоретически, сталкивающиеся WIMP’ы могут производить позитроны. Альфа магнитный спектрометр(АМС) на МКС захватывает космические лучи. Если AMС обнаружит большое количество позитронов в спектре высоких энергий, где их они обычно нет, то это может быть признаком темной материи.

«AMC является прекрасным инструментом,» сказал Майкл Саламон(Michael Salamon) из отдела Физики Высоких Энергий(НЕР) при департаменте энергетики США. «Все признают, что это самый высокоточный в мире измеритель космических лучей за пределами Земли.»

До сих пор AMС зафиксировал 25 миллиардов событий. Он обнаружил избыток позитронов в пределах соответствующего диапазона, но нет достаточно доказательств, чтобы утверждать окончательно, где позитроны возникают. Существуют и другие возможные источники высокоэнергетичных позитронов, такие как пульсары.

Производство темной материи на Большом Адронном Коллайдере

Теоретически, ускоритель элементарных частиц может создать темную материю сталкивая стандартные частицы при высоких энергиях. В то время как ускоритель не может обнаружить саму темную материю, она могла бы указать на «недостающую» энергию, производимую от такого взаимодействия.

Извлеченные уроки и будущее исследований

До настоящего времени ни один эксперимент не дал окончательное утверждение на присутствие темной материи. Но, отрицательный результат — тоже результат. Эти эксперименты сузили поле нашего поиска.

Ученые ищут ТМ по целому ряду сильных взаимодействий и масс. «Поскольку эксперименты становятся более чувствительными, мы начинаем устранять теоретические модели,» сказал Саламон.

Поиски ТМ далеки до завершения. С каждым битом данных, мы приближаемся к пониманию этого вездесущего, еще неуловимого аспекта Вселенной.