|
Тайна темной материи
|
|
|
|
Расчеты ученых показали, что Вселенная на 95% состоит из пока не исследованного людьми вещества: 70% приходится на темную энергию, а 25% — на темную материю. Предполагается, что первая представляет собой некое поле с ненулевой энергией, а вот вторая состоит из частиц, которые можно обнаружить и изучить. Но не зря это вещество называют скрытой массой — его поиски длятся немалое время и сопровождаются жаркими дискуссиями среди физиков. Для того чтобы донести свои исследования до общественности, ЦЕРН даже инициировал День темной материи, который впервые отмечается сегодня, 31 октября.
|
|
|
|
Сторонники существования темной материи приводят довольно весомые аргументы, подтвержденные экспериментальными фактами. Ее признание началось в тридцатых годах XX века, когда швейцарский астроном Фриц Цвикки измерил скорости, с которыми галактики скопления Волосы Вероники движутся вокруг общего центра. Как известно, скорость движения зависит от массы. Расчеты ученого показали, что истинная масса галактик должна быть намного больше, чем определенная в процессе наблюдений при помощи телескопов. Получалось, что довольно крупная часть галактик просто не видна нам. Следовательно, она состоит из материи, не отражающей и не поглощающей свет.
|
 |
|
Вторым подтверждением существования скрытой массы является изменение света при прохождении через галактики. Дело в том, что любой обладающий массой объект искажает прямолинейный ход лучей света. Таким образом, темная материя внесет свои изменения в световую картину (изображение удаленного объекта), и та станет отличаться от картины, которая создавалась бы только видимым веществом. Существует десять свидетельств существования темной материи, но описанные два относятся к основным.
|
|
|
|
Хотя доказательства существования темной материи достаточно убедительны, пока никто не нашел и не изучил частицы, из которых она состоит. Физики предполагают, что такая скрытность обусловлена двумя причинами. Первая заключается в том, что эти частицы обладают слишком высокой массой (связанной с энергией через формулу E=mc?), поэтому возможностей современных ускорителей просто не хватает для "рождения" такой частицы. Вторая причина заключается в очень малой вероятности появления темной материи. Возможно, мы не можем найти ее именно из-за того, что она крайне слабо взаимодействует с человеческим телом и известными нам частицами. Хотя темная материя повсюду (согласно расчетам) и ее частицы буквально проносятся через нас каждую секунду, мы просто этого не ощущаем.
|
|
|
|
Для обнаружения частиц темной материи ученые используют детекторы, которые расположены под Землей для минимизации лишних воздействий. Предполагается, что изредка частицы темной материи все же сталкиваются с атомными ядрами, передают им часть импульса, выбивают электроны и вызывают вспышки света. Частота таких столкновений зависит от вероятности взаимодействия частиц темной материи с ядром, их концентрации и относительной скорости (с учетом движения Земли вокруг Солнца). Но экспериментальные группы даже при обнаружении некоторого воздействия, отрицают, что данный отклик детектора вызвала темная материя. И только итальянская экспериментальная группа DAMA, работающая в подземной лаборатории Гран-Сассо, сообщает о наблюдаемых годичных вариациях скорости счета сигналов, предположительно связанных с движением Земли сквозь галактическую скрытую массу.
|
|
|
|
В данном эксперименте на протяжении нескольких лет измеряются количество и энергия вспышек света внутри детектора. Исследователи доказали наличие слабых (около 2%) годичных колебаний скорости счета таких событий.
|
|
|
|
Хотя итальянская группа уверенно отстаивает надежность проведенных экспериментов, мнения ученых по этому поводу довольно неоднозначны. Основное слабое место результатов, полученных итальянской группой, — их неповторяемость. Например, когда открыли гравитационные волны, их засекали лаборатории по всему миру, тем самым подтверждая полученные другими группами данные. В случае с DAMA дело обстоит иначе — больше никто в мире не может похвастаться наличием таких же результатов! Конечно, есть возможность того, что у этой группы более мощные детекторы или свои методы, но такая уникальность эксперимента вызывает у некоторых исследователей сомнения в его достоверности.
|
|
|
|
"Пока нельзя точно сказать, к чему относятся данные, собранные в лаборатории Гран-Сассо. В любом случае группа из Италии предоставила положительный результат, а не отрицание чего-либо, что уже сенсация. Теперь найденным сигналам необходимо искать объяснение. И это прекрасный стимул к развитию самых разных теорий, в том числе посвященных созданию модели скрытой массы. Но даже если ученый пытается объяснить, почему полученные данные никоим образом не относятся к темной материи, это все равно может стать новым шагом в понимании Природы. В любом случае результат есть и надо продолжать работу. Но полностью согласиться, что темная материя найдена, лично я на данный момент не могу", — комментирует Константин Белоцкий, ведущий научный сотрудник Кафедры физики элементарных частиц НИЯУ "МИФИ".
|
|
|
|
Источник
|
