Темная материя попалась?: Проблемы эксперимента
В прошлую среду на конференции в Венеции Рита Бернаби (Rita Bernabei) представила результаты поиска темной материи, кстати, подтвердив зависимость успеха в ее обнаружении от... времени года. Считается, что это связано с прохождением Земли через особо густое скопление темной материи, окружающее нашу галактику.
Современные теории предполагают, что темная материя составляет до 85% массы всей Вселенной. Но, в отличие от материи обычной, состоящей из протонов и электронов, обнаружить ее крайне непросто, поскольку она практически не вступает во взаимодействие с ней. В основном, существование ее подтверждается гравитационными аномалиями, которые темная материя вызывает. Так что до сих пор наличие в мироздании этой таинственной субстанции показывалось косвенно, через ее влияние на движение галактик и на саму структуру Вселенной.
В 2000 г. группа Риты Бернаби уже выступала с сообщением о том, что им удалось зафиксировать один из теоретически предсказанных типов частиц темной материи — слабо взаимодействующие массивные частицы вимпы (от английского WIMPs, weakly interacting massive particles). Они показали, что число вимпов, оставивших след на детекторе, меняется в зависимости от времени года, и в июне их было заметно больше, чем в декабре. Тогда же ученые предположили, что это явление связано с движением Земли через Млечный путь и ее сезонным прохождением через поток вимпов.
Стоит сказать, что другие исследователи не подтвердили это наблюдение, как и сезонность; к примеру, недавно закончившийся в США эксперимент Cryogenic Dark Matter Search II не принес столь ожидаемых результатов. Однако европейцы снова повторили свои опыты на собственном инструменте DAMA/LIBRA, расположенном в центральной Италии. Экспериментальное устройство состоит из 25-ти сверхчистых кристаллов иодида натрия, в сумме имеющих массу 250 кг. При прохождении вимпов через кристаллы некоторые из них сталкиваются с ядрами атомов, сбивая с орбит их электроны и вызывая кратковременные световые вспышки, которые и могут фиксироваться окружающими детекторами. Измерения заняли около 4 лет и снова показали сезонные изменения числа вспышек.
«Статистически, — говорит американский специалист по темной материи Ричард Гейтскелл (Richard Gaitskell), — эксперимент довольно впечатляющ, но еще недостаточно для того, чтобы однозначно говорить об обнаружении вимпов». По его словам, команде DAMA/LIBRA предстоит еще подтвердить, что их данные не содержали систематических ошибок, которые могли вызвать такой сигнал и не раз обнаруживались в предыдущих опытах по поискам темной материи: уж очень «тонким» должен быть эксперимент.
А пока экспериментаторы продолжают поиски частиц темной материи, теоретики исследуют ее свойства. Они уже обнаружили, что составляющие ее частицы могут существовать на порядки дольше обычной материи — миллиарды миллиардов лет («Долгая темная жизнь»), что иногда из нее могут формироваться целые невидимые нам галактики («Что есть там, где ничего нет»), и даже составили карту распределения гигантского скопления темной материи, в тысячи раз больше нашей — не самой маленькой — галактики («Волокна мироздания»).
По публикации Nature