Нутро Вселенной. Новое исследование показывает, как может выглядеть темная материя

10 сентября 2020, 20:00

Астрофизики создали модель темной материи и показали, как она может выглядеть. В качестве основы для темной материи ученые использовали вимп — теоретическую слабовзаимодействующую массивную частицу.

Современные космологические модели предполагают, что около 85% Вселенной формирует до сих пор неизвестное нам вещество — темная материя.

Ученые допускают, что темная материя отвечает за скрытую массу всех гравитационно связанных объектов, хотя любые попытки засечь эту материю на Земле не увенчались успехом.

Видео дня

Для более детального исследования свойств этого гипотетического вещества ученые из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики недавно разработали симуляцию темной материи, основанную на частицах вимп (WIMP), которые весят примерно в 100 раз больше протона.

Вимп — это теоретическая слабовзаимодействующая массивная частица, которую долгое время принимали за темную материю. Но до сих пор частицу так и не удалось заметить в практических экспериментах.

Ранее ученые также создавали компьютерные модели темной материи на основе вимпа, но в новой работе астрофизики из США достигли высочайшего уровня детализации и показали, как может выглядеть темная материя в небывалом ранее масштабе.

Как и предполагалось в теории, компьютерная модель продемонстрировала темную материю в виде гало вокруг объектов разной величины и массы, начиная от планет и заканчивая скоплениями галактик.

J. Wang/S. Bose/Center for Astrophysics
Фото: J. Wang/S. Bose/Center for Astrophysics

Несмотря на то, что подобные гало в небольшом масштабе невозможно обнаружить посредством их гравитационного влияния на свет, взаимодействуя сами с собой частицы темной материи могут испускать гамма-излучение, которое можно засечь с Земли.

Некоторые наблюдения гамма-излучения доказывают его избыток в центре нашей галактики, что может объяснять существование там темной материи.

Благодаря новой симуляции ученые обнаружили, что большая часть гамма-излучения от темной материи должна исходить именно из небольших гало, расположенных вокруг объектов с небольшой массой.

Результаты этой работы могут помочь ученым продвинуться в поисках темной материи и лучше изучить характеристики этого гипотетического вещества.

Напомним, несколько месяцев назад в рамках эксперимента XENON1T по поиску частиц темной материи ученые из Национальной лаборатории ядерной физики Гран-Сассо в Италии обнаружили сигналы неизвестного происхождения.

Поскольку предполагаемая темная материя не взаимодействует с доступным нам веществом, ученые надеются, что некоторые чувствительные электроны ксенона, спрятанного под горным массивом Гран-Сассо в Апеннинах, смогут засечь активность этой материи.

В ходе экспериментов, проведенных в 2016—2018 гг., физики обнаружили больше взаимодействий с ксеноновым детектором чем должно было быть согласно Стандартной модели физики мельчайших частиц.

«Ученые не утверждают, что нашли темную материю. Вместо этого они говорят, что наблюдали неожиданную череду событий, источник которых еще не полностью объяснен», — заявили представители проекта XENON1T.

Сообщалось, что вместо прогнозируемых 232 взаимодействий частиц с детектором ученые обнаружили 282 взаимодействия.

Авторы экспериментов предложили три возможных варианта объяснения этого: активность еще одной гипотетической частицы, которой также приписывали роль темной материи — аксиона; активность определенной формы квазичастицы нейтрино; или же обычный радиоактивный распад изотопа водорода, — трития, — который не учли исследователи.

Хотя позже ученые заявили, что вероятность любого из этих вариантов ничтожно мала.

poster
Подписаться на ежедневную email-рассылку
материалов раздела Техно
Рассылка о том как технологии изменяют мир
Каждый понедельник

Присоединяйтесь к нам в соцсетях Facebook, Telegram и Instagram.

Показать ещё новости
Радіо НВ
X