Темная материя прижилась и на Земле?

Темная материя - субстанция, которую мы не можем заметить, но без которой было бы невозможно объяснить некоторые физические явления, например, форму, которую принимают галактики. Ученые верят, что теоретический класс элементарных частиц WIMP, чей вес в тысячу раз больше, чем у протонов, играет важнейшую роль в формировании темной материи. Если подобные объекты будут обнаружены, это потребует фундаментального пересмотра как физики частиц, так и астрономии.

Шесть лет назад был запущен проект Криогенного поиска темной материи (CDMS), исследовательский центр которого был построен под землей - в заброшенной шахте Судан в штате Миннесота (США).

Детектор темной материи представлен конструкцией из нескольких кремниевых и германиевых дисков, к каждому из которых прикреплены два датчика. Один из них регистрирует самые ничтожные звуковые колебания, которые могут возникать при соударении частиц с ядрами кремния и германия, а второй отвечает за измерение заряда частицы, образовавшейся в ходе такого столкновения.

Глубокая заморозка до 0,04 градуса выше абсолютного нуля и полная экранировка от внешнего мира должны, по предположению ученых, позволить услышать среди множества звуков стандартного излучения атомов редкие сигналы проявления темной материи.

Шум вокруг работы, проводимой CDMS, поднял научный блог Resonaance, автор которого - американский физик-теоретик польского происхождения Адам Фальковский опубликовал две новости, связанные с шахтой Судан. Ему стало известно, что руководство проекта по поиску темной материи передало для публикации в научных журналах работу, содержание которой попадает под закон об эмбарго. Эта статья увидит свет лишь через неделю - 18 декабря, а пока остается теряться в догадках.

Вторая новость интригует не меньше. На днях должно было состояться телевизионное интервью, посвященное окончанию очередной стадии эксперимента. Однако в последний момент руководство CDMS перенесло это мероприятие почти на месяц и прикрыло доступ в лаборатории сотрудникам телеканала, которые вели подготовку к съемкам.

Совокупность этих данных заставили Фальковского предположить, что речь идет о публикации какого-то важного научного открытия, которое ученые из CDMS придерживают в тайне. После публикации этих догадок в блоге, физик получил гневное письмо, в котором старший редактор журнала Nature категорично отрицал факт подготовки к публикации каких-либо сенсаций в области темной материи. Стоит отметить, что Фальковский не только не поверил, но еще больше утвердился в своей правоте.

Осталось подождать неделю и узнать - что же скрывает в себе статья проекта CDMS. Кроме того, на ту же дату запланирована публикация еще одной работы, авторство которой принадлежит ученым, обрабатывающим данные космического телескопа имени Ферми. Известно, что речь в ней пойдет об избытке гамма-излучения в разных космических широтах, который, как считается, связан с процессом распада темной материи. Однако подробности этой научной работы также держатся в секрете до появления в печати.

Астрономам впервые удалось наблюдать темную материю, которая соединяет галактики Abell 222 и Abell 223, сообщает журнал Nature. Исследователи зарегистрировали мост темной материи между двумя скоплениями галактик, использовав при этом технику, которая со временем может помочь в понимании структуры Вселенной и роли загадочной и невидимой субстанции, которую принято называть темной материей.

Считается, что на темную материю приходится более 80 процентов вещества во Вселенной. Она-то и расставляет звезды и галактики по своим местам, так как обладает мощной гравитацией и образует пронизывающий космическое пространство каркас из нитей, которые получили название филаментов. В точках пересечения филаментов находятся плотные сгустки видимой материи - галактики и их скопления. Вычислить наличие темной материи вблизи таких объектов можно по искажению света от них под действием гравитации от темной материи. Что же касается самих нитей-филаментов, значительно удаленных от источников света, то из-за своей небольшой массы, они мало воздействуют на свет и не поддаются непосредственным наблюдениям.

Йорг Дитрих из университетской обсерватории Мюнхена (Германия) обошел эту проблему, исследовав колоссальный филамент длинной около 18 мегапарсек, который соединяет кластеры галактик Abell 222 и Abell 22. Мегапарсек, один миллион парсек, - это так много, что нет никакой возможности наглядно представить себе такое расстояние. К счастью, огромный мост из темной материи, соединяющий эти объекты, ориентирован таким образом, что его масса в основном сосредоточена параллельно линии наблюдения с Земли, объясняет Дитрих, что усиливает искажающий эффект от него. Команда под руководством немецкого ученого наблюдала за 40 тысячами фоновых галактик, в результате чего подсчитала, что масса филамента лежит в диапазоне от 6,5 × 10^13 до 9,8 × 10^13 масс Солнца.

Из чего состоит филамент?

Определив наличие огромного объекта с такой массой, ученые задумались, из чего же он состоит. Наблюдения за рентгеновской радиацией от плазмы в составе филамента с помощью орбитального телескопа "XMM-Ньютон" показали, что не более девяти процентов массы объекта может приходиться на раскаленный газ. Компьютерные симуляции подсказывают, что еще где-то десять процентов - на видимые звезды и галактики. А все остальное, по словам Дитриха, и есть темная материя.

Марк Баутц, астрофизик из Массачусетского технологического института (США) отмечает, что ученые не знают, как видимая материя заполняет локус материи темной. "Интересно то, что в этой необычной системе мы можем соединить воедино и темную, и видимую материю, так как они связаны между собой, размещаясь вдоль филамента", - говорит он.

Чтобы выбрать наиболее правдоподобную модель формирования этой структуры, понадобится измерить ионизацию и температуру плазмы в филаменте. Это можно будет сделать с помощью японского рентгеновского телескопа Astro-H, который планируют запустить в космос в 2014 году. Кроме того, нужно будет идентифицировать темную материю. Состоит ли она из холодных (медленных) частиц или из теплых (быстрых), вроде нейтрино? А ведь разные частицы по-разному "реагируют" на филамент. Полученные в результате астрономических наблюдений данные можно будет сопоставить с результатами экспериментов по поиску темной материи на земле, например, на Большом адронном коллайдере (БАК), заключает ученый.

Источник: http://www.rg.ru/2012/07/05/materiya-site.html