 Нас окружает темная материя. Она невидима глазу, и никто пока что не знает, чем же она на самом деле является, однако, физики предоставляют неоспоримые расчеты: примерно 27% вселенной составляет темная материя. Считается, что именно она является связующим веществом галактик. Вся реальная, видимая глазу материя – атомы и субатомные частицы – составляет всего 5 процентов. Остальная вселенная состоит из темной энергии. Ученые считают, что эта энергия ответственна за расширение вселенной.
В течение десятилетий исследователи пытались обнаружить эту неуловимую субстанцию. На Земле и в космосе были размещены различные типы устройств, с помощью которых ученые надеялись захватить частицы темной материи и понять, чем же она является на самом деле. Были проведены эксперименты по созданию частиц темной материи при помощи столкновения частиц обычной материи в условиях очень высоки температур.
Если однажды такое столкновение окажется удачным, мы все равно не сможем напрямую увидеть частицы темной материи. Они незамедлительно распадутся, и сенсоры не смогут их уловить, однако, частицы заберут с собой часть энергии, и эта самая потеря энергии может быть считана устройствами; она укажет на то, что частицы темной материи все же присутствовали.
Несмотря на все старания, частицы темной материи пока обнаружить не удалось.
«Возможно, это происходит из-за того, что мы искали темную материю способами, которыми ее найти просто нельзя. Возможно, темная материя имеет совершенно иные, незнакомые нам свойства, и ее поиски нужно проводить по-новому», говорит Мартин Слот, профессор Центра космологии и физики частиц (CP3-Origins) Университета Южной Дании.
Ученый вместе со своими коллегами МакКалленом Сандорой и Матиасом Гарни из ЦЕРН представил новую идею о том, чем же может являться темная материя.
В течение десятилетий физики разрабатывали следующую теорию: темная материя является легкой и, таким образом, слабо взаимодействует с обычной материей. Это значит, что ее частицы можно генерировать в коллайдерах. В этой теории частицы темной материи называются массивными частицами слабого взаимодействия (WIMP). Считается, что они были созданы в огромном количестве вскоре после зарождения вселенной 13,7 миллиардов лет назад.
«Но, так как следы этих частицы не были получены ни в одном эксперименте, мы пришли к выводу, что темная материя на самом деле гораздо тяжелее. Возможно, частицы темной материи взаимодействуют только при помощи гравитации и, таким образом, их невозможно детектировать напрямую», говорит Слот.
Слот и его коллеги назвали свою теоретическую частицу темной материи PIDM – Планковская взаимодействующая частица темной материи.
В новом опыте ученые рассчитали, как необходимое число частиц PIDM создало вселенную.
«Такое могло быть возможно при очень высоких температурах. А температуры при рождении вселенной, скорее всего, если верить теории Большого Взрыва, были очень высокими», поясняет Слот.
Это тоже можно проверить, объясняет ученый: «Если вселенная действительно была настолько горячей, насколько получилось в нашей модели, во время раннего периода существования мира сформировалось несколько гравитационных волн. Мы будем работать над теорией и дальше».
Мартин Слот упомянул также о нескольких запланированных экспериментах, которые пройдут по всему миру. Их цель – обнаружить сигналы эти ранних гравитационных волн. Если эти эксперименты не обнаружат никаких следов волн, новая теория будет опровергнута.
В планах – более десяти экспериментов. В них будет измерена поляризация космической радиации, с поверхности планеты, или при помощи зондов и спутников.
|
