Поиск частиц темной материи

окончание статьи с сайта Чандры о Темной Материи.

Часть 1 | Часть 2 | Часть 3  | Часть 4

Эксперимент "Криогенный Поиск WIMPS" в Беркли

...попробуй найти черную кошку в темной комнате, особенно, когда ее там нет...

(к.м.н. Груздев, Место встречи изменить нельзя)

Несмотря на убедительные доказательства, проблема в том, что пока мы не обнаружим сами частицы темной, мы не можем быть полностью уверены в ее существовании, или, может, все-таки наши законы гравитации нужно модифицировать.

Многие исследования разворачиваются вокруг двух типов экспериментальных поисков темной материи - прямое обнаружение ее частиц при помощи детектора особого типа, или же прием рентгеновских или гамма-лучей, образовавшихся после аннигиляции частиц темной материи.

Если WIMPs (Слабо Взаимодействующие Массивные Частицы) - все-таки темная материя, мы, должно быть, просто купаемся в ее море, и миллиарды этих частиц пронизывают нам каждую секунду. Проблема их обнаружения - именно в слабом взаимодействии этих частиц. К сожалению для нас, большинство из них соверщенно спокойно проходят не только через наши тела, но и через всю Землю.

Тем не менее, есть вероятность, что WIMP сможет столкнуться с атомом и слегка оттолкнуть его ядро, что создаст микроскопическую вибрацию в сверхохлажденном кристаллическом детекторе. Пока самые чувствительные из экспериментов, Криогенный Поиск Темной Материи, который находится на глубине в полмили в старой шахте в Миннесоте, не смог обнаружить ни одной WIMPs. Потом планируются боле чувствительные эксперименты.

Аксионы можно обнаружить методом прямых наблюдений, используя различные методы. Эти гипотетические частицы должны взаимодействовать с сильным магнитным полем и создавать радиоволны. Такие эксперименты как Эксперимент Аксионной Темной Материи, пока приносит только разочарования. Планируются новые эксперименты в ближайшем будущем.

Еще один подход к обнаружению темной материи по косвенным признакам - наблюдение уникальных следов их распада. Большинство теорий предсказывают, что когда сталкиваются WIMPs, они аннигилируют и производят ливень из высокоэнергетических частиц и излучения. Одна из самых важных программ НАСА - гамма-телескоп Ферми - занимается поиском гамма-лучей, получившихся после аннигиляции WIMPs или взаимодействия аксионов с сильным магнитным полем в ядрах галактик. Чандра или большой рентгеновский телескоп в будущем также могут обнаружить распад стерильных нейтрино в рентгеновские лучи.

Вместо того, что использовать пассивный подход, наблюдая частицы темной материи в лаборатории напрямую или по косвенным признакам - путем астрономических наблюдений, некоторые физики предлоагают ее создавать. Так как частицы темной материи, скорее всего, были созданы в течение нескольких первых наносекунд после Большого Взрыва, когда температуры достигали квадриллиона градусов, ускоритель частиц, который смог бы воспроизвести такие условия, возможно, смог бы и создать частицы темной материи.

Большой Адронный Коллайдер - самый большой и высокоэнергетический ускоритель заряженных частиц, начал работать в 2009 году.

Массовый поиск новых частиц разных типов был предпринят на Теватроне - коллайдере лаборатории Ферми, и пока без успеха. Физики продолжают надеяться на стартовавший Большой Адронный КОллейдер в ЦЕРНЕ, Швейцария, который стал самым мощным ускорителем частиц, сталкивая протоны с энергиями до 10 триллионов электрон-вольт, достаточных для обнаружения многих предсказанных частиц темной материи. 

Так или иначе - многие физики и астрономы остаются оптимистами, считая, что окончательное подтверждение существования Темной Материи будет получено в течение нескольких следующих лет. А если нет, тогда загадка, с которой они столкнулись сейчас, окажется гораздо глубже.

Комментарий д-ра Майкла: что-то пока никак у них не получается :(