Новый поворот в деле о темной материи

Астрофизики не оставляют попыток найти то, что невозможно увидеть – темную материю. Их убежденность в существовании этой загадочной субстанции основана практически на исключительно теоретических предположениях. До сих пор вера в темную материю была очень слабо подкреплена фактами. Однако поиски продолжаются, и недавно учеными были сделаны очень важные шаги на пути к доказательствам существования темной материи.

Вся сложность заключается в том, что темная материя не просто невидима, она не испускает электромагнитного излучения и вообще не взаимодействует с ним. 

 До сих пор теория о темной материи базировалась только на наблюдениях за гравитационными эффектами. Вся суть в том, что в галактиках, согласно научным расчетам, не 

хватает массы видимого физического вещества для того, чтобы обеспечивать нужное притяжение объектов друг к другу. А значит, должна существовать некая скрытая масса, которая обеспечивает нужный гравитационный эффект. Согласно предположениям ученых, масса темной материи должна составлять примерно 20% от всего содержимого Вселенной.

В мае 2011 года на Международной Космической Станции (МКС) был установлен новый прибор для поиска темной материи и антиматерии – альфа-магнитный спектрометр AMS-02. Другими словами, это самый точный и мощный детектор физических частиц на сегодняшний день. Прибор занимается тем, что отслеживает космические лучи и «считает» количество частиц определенных видов. Работа прибора продолжится три года, в течение этого времени он должен будет зарегистрировать порядка миллиарда ядер гелия и других частиц. Руководитель этого исследования – китайский американский физик-ядерщик, лауреат Нобелевской премии по физике 1976 года Сэмюэл Тинг.

Одна из основных гипотез о существовании темной материи предполагает существование гипотетической частицы «WIMP», которая участвует только в слабом и гравитационном взаимодействиях. Их масса, предположительно, должна быть в несколько десятков раз больше массы протона. Если эти частицы действительно существуют, то они должны сталкиваться друг с другом, в результате чего должны образовываться заряженные частицы, которые и регистрирует AMS. В апреле 2013 года прибор уже оправдал вложенные в него деньги. Его создатель Сэмюэл Тинг на конференции ЦЕРН сообщил, что прибору удалось зафиксировать увеличение доли позитронов в космических лучах с увеличением их энергии. Причиной тому может быть как раз-таки аннигиляция гипотетических частиц темной материи.

Полученные данные подтверждают результаты, которые были получены ранее другими исследованиями, в частности, с помощью аппарата PAMELA, который был установлен на российском спутнике Ресурс-ДК (2009 год).
Возникает закономерный вопрос: как доказать, что увеличение заряженных частиц является именно следствием аннигиляции темного вещества? Первый аргумент в пользу темной материи говорит, что AMS не зафиксировал никакой зависимости между спектром частиц и их направлением, а значит, их источником не могут быть, например, пульсары или любые другие физические объекты. Во-вторых, если частицы WIMP имеют предполагаемую массу, то, сталкиваясь, они могут образовывать позитроны, имеющие энергию в рамках определенных пределов.

Ученые считают, что этот порог составляет 250 гигаэлектронвольт. Как только будет достигнут этот предел, количество позитронов должно резко уменьшиться. И если это предположение подтвердится (а оно должно быть подтверждено или опровергнуто в результате работы аппарата AMS), то можно будет сказать, что существование темной материи доказано. Чтобы проверить это, в ближайшие месяцы AMS будет переведен в режим более высоких энергий, где и будет видно уменьшение количества позитронов. Однако это еще впереди.

Апрель 2013 года порадовал еще одним знаменательным событием – американские астрофизики из Миннесоты объявили о том, что им удалось обнаружить загадочные вимпы, а точнее, их следы. Для этого ученые провели серию экспериментов под названием «Криогенный поиск тёмной материи». Первая серия экспериментов не увенчалась успехом. Вторую серию было решено провести в подземных железных шахтах на глубине 713 метров. Такие экстремальные условия понадобились для того, чтобы обезопасить прибор от посторонних помех, которые могут создаваться посторонними частицами (именно из-за этого первая серия экспериментов не удалась). Прибор оснащен 11 высокочувствительными кремниевыми детекторами.

В апреле, на собрании Американского физического сообщества Кевин МакКарти из Массачусетского технологического института объявил о трех случаях, когда прибор, предположительно, зафиксировал частицы темной материи. При этом ученый отметил, что вероятность того, что были зафиксированы именно вимпы, а какие-то другие частицы, составляет 99,81%. Конечно, это все равно не позволяет однозначно утверждать, что были найдены частицы темной материи, однако этот показатель крайне близок к тому, чтобы назвать этот эксперимент настоящим открытием. К тому же, теоретические расчеты массы вимпа не совпадают с теми данными, которые были получены в результате эксперимента – 8,6 ГэВ (гигаэлектронвольтов), что гораздо меньше, чем предполагалось. В данный момент в Суданских шахтах проводится аналогичный эксперимент, который, возможно, даст больше доказательств и свидетельств существования вимпов.

Вселенная таит в себе еще множество неразгаданных тайн. Видимый нами мир, как уже сейчас понимают ученые, это далеко не предел физики. То, к чему ученые еще только подбираются, уже давно было описано в книгах Анастасии Новых – и темная материя, и природа сознания, и принципы устройства пространства-времени, и гравитация. Если вы не хотите ждать еще несколько сотен лет для тех пор, пока человечество преодолеет рамки своих ограниченных представлений, до тех пор, пока ученые смогут создать приборы, которые будут способны видеть дальше физической материи, то скачайте книги Анастасии Новых абсолютно бесплатно с нашего сайта. Книги доступны в печатном и аудио-форматах, так что теперь вы можете познавать тайны Вселенной даже за рулем автомобиля!