Нутро Всесвіту. Нове дослідження показує, як може виглядати темна матерія

10 вересня 2020, 20:00

Астрофізики створили модель темної матерії і показали, як вона може виглядати. У якості основи для темної матерії вчені використовували вімп — теоретичну слабовзаємодіючу масивну частку.

Сучасні космологічні моделі передбачають, що близько 85% Всесвіту формує досі невідома нам речовина — темна матерія.

Вчені припускають, що темна матерія відповідає за приховану масу всіх гравітаційно зв’язаних об'єктів, хоча будь-які спроби засікти цю матерію на Землі не увінчалися успіхом.

Відео дня

Для більш детального дослідження властивостей цієї гіпотетичної речовини вчені з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики розробили симуляцію темної матерії, засновану на частинках вімп (WIMP), які важать приблизно у 100 разів більше за протон.

Вімп — це теоретична слабовзаємодіюча масивна частинка, яку довгий час приймали за темну матерію. Але досі цю частинку так і не вдалося помітити у практичних експериментах.

Раніше вчені також створювали комп’ютерні моделі темної матерії на основі вімп, але у новій роботі астрофізики з США досягли найвищого рівня деталізації і показали, як може виглядати темна матерія у небувалому раніше масштабі.

Як і передбачалося в теорії, комп’ютерна модель продемонструвала темну матерію у вигляді гало навколо об'єктів різної величини та маси, починаючи від планет і закінчуючи скупченнями галактик.

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

Попри те, що подібні гало у невеликому масштабі неможливо виявити за допомогою їх гравітаційного впливу на світло, взаємодіючи самі з собою частинки темної матерії можуть випускати гамма-випромінювання, яке можна засікти з Землі.

Деякі спостереження гамма-випромінювання доводять його надлишок у центрі нашої галактики, що може пояснювати існування там темної матерії.

Завдяки новій симуляції вчені виявили, що велика частина гамма-випромінювання від темної матерії повинна виходити саме з невеликих гало, розташованих навколо об'єктів з невеликою масою.

Результати цієї роботи можуть допомогти вченим просунутися у пошуках темної матерії і краще вивчити характеристики цієї гіпотетичної речовини.

Нагадаємо, кілька місяців тому у межах експерименту XENON1T з пошуку частинок темної матерії вчені з Національної лабораторії ядерної фізики Гран-Сассо у Італії виявили сигнали невідомого походження.

Оскільки передбачувана темна матерія не взаємодіє з доступною нам речовиною, вчені сподіваються, що деякі чутливі електрони ксенону, захованого під гірським масивом Гран-Сассо у Апеннінах, зможуть засікти активність цієї матерії.

У ході експериментів, проведених у 2016−2018 рр., Фізики виявили більше взаємодій з ксеноновими детектором ніж повинно було бути згідно зі Стандартною моделлю фізики найдрібніших частинок.

«Вчені не стверджують, що знайшли темну матерію. Замість цього вони кажуть, що спостерігали несподівану низку подій, джерело яких ще не повністю пояснене», — заявили представники проекту XENON1T.

Повідомлялося, що замість прогнозованих 232 взаємодій частинок з детектором вчені виявили 282 взаємодії.

Автори експериментів запропонували три можливих варіанти пояснення цього: активність ще однієї гіпотетичної частинки, якій також приписували роль темної матерії - аксионів; активність певної форми квазічастинки нейтрино; або ж звичайний радіоактивний розпад ізотопу водню, — тритію, — який не врахували дослідники.

Хоча пізніше вчені заявили, що ймовірність будь-якого з цих варіантів мізерно мала.

Приєднуйтесь до нас у соцмережах Facebook, Telegram та Instagram.

Показати ще новини
Радіо НВ
X