Небесные тайны открываются из-под земли

Небесные тайны открываются из-под земли

Американские ученые хотят переместить место проведения подземного эксперимента, в ходе которого они рассчитывают получить темную материю (dark matter), из шахты под землей штата Миннесота, США, еще глубже, вплоть до уровня 2 км под поверхностью, изменив место дислокации на площадку в провинции Онтарио, Канада. Причина погружения в глубину – в том, что космические лучи, попадающие на Землю, мешают выделить редкие случаи появления частиц темной материи, а почва может защитить от них площадку эксперимента, пишет BBC News. Доктор Марек Кос (Dr Marek Kos), участник второго проекта по криогенному поиску темной материи (Cryogenic Dark Matter Search II, CDMSII), представил детали эксперимента на Международной конференции по высоким энергиям (International Conference on High Energy Physics, ICHEP) в Париже, Франция

Темная материя – вещество, которое мы не можем видеть. Даже если «забыть» о существовании еще более загадочной темной энергии, на нее приходится приблизительно 83% массы Вселенной, в то время как на доступные взору человеку частицы (отражающие или испускающие свет) остается только 17%. О присутствии темной материи во Вселенной известно из-за ее гравитационного влияния на галактики и звезды. Однако ученые не знают, из чего она состоит. Согласно одной из теорий, ее составляющие – «слабовзаимодействующие массивные частицы» (WIMP, Weakly Interacting Massive Particles). По мнению сторонников этой теории, каждую секунду сквозь Землю проходит огромное количество этих частиц. Их трудно обнаружить, потому что они слабо взаимодействуют с обычной материей.

CDMSII проводится при сверхнизких температурах и регистрирует энергию, высвобождающуюся, когда частицы сталкиваются с атомами германия и силиконовыми кристаллами в детекторе.

Первые указания на существование большой невидимой (скрытой) массы во Вселенной появились в 1930-е годы. Фриц Цвикки (Fritz Zwicky, годы жизни 1898–1974) обратил внимание на то, что в скоплениях галактик есть много очень горячего газа. Чтобы удержать его от разлета, необходима большая масса скопления. Оценки показали, что ни массы галактик (которую оценивали по звездному населению), ни массы самого газа для этого недостаточно. Тогда Цвикки предположил, что в скоплениях есть какое-то «темное вещество». Что это за «темная материя», можно было только гадать. С тех пор прошло более 75 лет, однако природа этой невидимой массы остаётся загадкой даже сейчас. 

Следующий важный шаг в изучении темной материи был сделан в 1960–70-е годы, в первую очередь благодаря работам Веры Рубин (Vera Cooper Rubin). Она обнаружила, что звездная масса в галактиках слишком мала для объяснения вида кривых вращения спиральных галактик, то есть зависимости скорости вращения от расстояния до центра. Такое поведение приходится объяснять наличием невидимой, неучтённой массы, более или менее равномерно распределённой в галактике. Оцененная по движению звёзд плотность тёмной материи в нашей Галактике составляет около 0,3 ГэВ/см3. Если бы она была представлена атомами водорода, это соответствовало бы примерно 300 атомам на литр.

Баланс массы, полученный из космологических наблюдений, выглядит сегодня так: тёмная материя отвечает за без малого четверть плотности Вселенной, три четверти плотности представляет тёмная энергия, о которой почти ничего не известно, кроме факта её существования; ну, а на долю обычного, видимого вещества приходится лишь несколько процентов.

Ключевые слова: астрономия
 
# Вопрос-Ответ