Ученые напали на след таинственной темной материи

Астроновости, новости космонавтики и других наук.

Ученые напали на след таинственной темной материи

Сообщение Tikhon » 17 фев 2010, 12:21

Ученые напали на следы темной материи, масса которой превышает массу обычного вещества во Вселенной в десять раз. Частицы темной материи до этого обнаружить не удавалось.

Об окончательном подтверждении результатов говорить пока рано. Несмотря на то, что работа с криогенным (работающим при низких температурах) подземным детектором CDMS II для поиска темной материи шла девять лет, накопить достаточное для однозначных выводов количество информации не получилось. Впрочем, как раз это ученых не особо смущает: те частицы, которые детектор должен был поймать, практически не взаимодействуют с обычным веществом.

Во тьме

Чтобы пояснить, почему статья исследователей из коллаборации CDMS II попала в один из самых престижных научных журналов, Science, стоит указать на то, что конец XX века ознаменовался настоящим переворотом в астрономии. Наблюдения за движением звезд в галактиках и изучение рентгеновского излучения от межзвездных облаков раскаленного газа показали, что вокруг нас есть какая-то невидимая масса. Причем этой массы очень много — в десятки раз больше, чем обычного вещества. Звезды, планеты, туманности, черные дыры в ядрах галактик – все это лишь жалкие доли от всей материи.

Основная масса галактик сосредоточена в чем-то еще. В чем-то, что не выдает себя никаким излучением и недоступно для обнаружения всеми известными ученым приборами. Лишь поведение других небесных тел указывает на то, что внутри галактик есть дополнительная масса: масса, которую назвали темной материей.

Одно это открытие (к нему шли постепенно, первые указания на невидимую массу появились еще в 1930-х годах) могло бы претендовать на звание радикального изменения картины мира. Но вслед за ним последовало и другое: обнаружение силы, заставляющей галактики разбегаться с ускорением. Силы, которая в определенном смысле ведет себя противоположным гравитации образом (не стягивает, а расталкивает массивные тела) и которая вносит еще больший вклад в суммарную массу Вселенной: эту сущность назвали темной энергией.

Темная энергия, распихивающая галактики, темная материя, которую никак не удается обнаружить и лишь несколько оставшихся процентов — привычном нам вещество. Именно в таком мире мы и живем: мире, где природа более 95% всей массы окончательно неясна. Впрочем, если описанные на страницах журнала Science результаты подтвердятся, неопределенности заметно поубавится. Ибо ученые пишут, что их установка зарегистрировала два события, которые могут быть ни чем иным, как обнаружением WIMP-а.

Что такое WIMP?

WIMP — это weakly interacting massive particles, слабо взаимодействующие (с веществом) массивные частицы. Из них, как предполагают ученые, и состоит темная материя, которую пока удавалось обнаруживать только в космических масштабах, да и то косвенными методами.

Термин «слабо взаимодействующий» выражает не только то, что поймать WIMP крайне сложно. «Слабый» на языке ученых означает не просто «трудноуловимый» — слабым вполне официально называется одно из четырех фундаментальных взаимодействий. Наряду с притягивающей предметы к Земле гравитацией, удерживающим молекулы вместе электромагнетизмом (силы трения, давления жидкости, упругости — все это в итоге электромагнитные силы) и «склеивающим» воедино протоны с нейтронами сильным взаимодействием («сильный» — это именно название взаимодействия, а не характеристика!), есть и слабое. Проявляющееся только при превращениях некоторых частиц друг в друга.

Радиоактивный распад некоторых веществ, когда нейтрон превращается внутри ядра атома в протон, электрон и нейтрино — проявление слабого взаимодействия. И если некая частица может как-то проявлять себя только за счет такого взаимодействия, то поймать ее крайне сложно. Нейтрино, которые являются как раз такими частицами, спокойно проходят через весь земной шар, а в гигантских детекторах (объемом в тысячи кубометров за сутки) поглощается максимум несколько штук нейтрино: проявляющих себя едва заметными вспышками внутри детектора.

Те частицы, которые ищут ученые, по сути являются аналогом нейтрино, но их число вокруг нас должно быть еще меньше. И вдобавок их надо как-то отделить от нейтрино. Эту задачу исследователи решили, наложив определенные ограничения на энергию световых вспышек, которые порождает попадание слабовзаимодействующей частицы (WIMP-а или нейтрино) в детектор. И вот предварительный результат: два подозрительных события. Два раза детектор поймал нечто, что, скорее всего, не является нейтрино, а является именно темной материей. Победа?

Сомнения

Увы, пока говорить о разгадке тайны темной материи рано. Расчеты показывают, что детектор за все время работы должен был в среднем выдать 0,9 похожего события просто за счет случайных помех. И хотя 0,9 частицы обнаружить, конечно, нельзя — эта усредненная величина говорит о том, что одну-две случайные вспышки прибор в подземной лаборатории мог поймать и случайно. С вероятностью 23% то, что увидели исследователи — вовсе не WIMP, а помехи: но и 77% уверенности уже не так уж и плохо.

Если учесть, что в скором времени к детектору CDMS II присоединятся и ряд других подземных лабораторий — шансы разгадать тайну темной материи могут существенно вырасти. Возможно, какие-то неизвестые пока частицы смогут обнаружить и в экспериментах на LHC, Большом адронном коллайдере: теоретики не исключают того, что WIMP будет возникать при столкновении разогнанных до околосветовых скоростей протонов.

Источник новости: http://www.gzt.ru/topnews/science/-uchenye-napali-na-sledy-temnoi-materii-/290081.html
Модератор Астрономического Форума ASTROTALK
Аватара пользователя
Tikhon
Модератор форума
 
Сообщения: 2802
Зарегистрирован: 20 окт 2008, 18:54

Вернуться в Новости астрономии

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: Yandex [Bot] и гости: 4


cron