Темная материя – загадочный материал, который, как полагают многие учёные, составляет большую часть материи во Вселенной – может быть обнаружена уже в ближайшее десятилетие, прогнозирует один весьма известный учёный.
По словам физика Gianfranco Bertone из University of Amsterdam (Нидерланды), обнаружение природы темной материи неизбежно приведёт к «изменению основы парадигмы в физике». Учёный поделился своими предположениями во время семинара, посвящённого исследованию темной материи, проходившего в рамках конференции Royal Society Frontiers of Astronomy в Лондоне в ноябре минувшего года.
По мнению Bertone, неуловимое вещество может проявить себя совсем скоро, поскольку исследователи в ближайшем будущем намерены проверить «существование некоторых из наиболее перспективных кандидатов на роль темной материи в рамках широкого спектра экспериментов, в том числе и на Большом адронном коллайдере (Large Hadron Collider, LHC), построенном в CERN (Европейской организации по ядерным исследованиям — Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire).
Вселенная содержит намного больше материи, чем учёные могут в настоящее время обнаруживать. Модели предполагают, что эта невидимая материя составляет приблизительно 85% Вселенной, но никто не может сказать, из чего она состоит. Телескопы не способны идентифицировать темную материю, потому что она абсолютно не испускает электромагнитного излучения и никоем образом не взаимодействует с ним.
На сегодняшний день единственные доказательства существования темной материи связаны с гравитационным воздействием, которое она оказывает на видимую материю. Bertone объясняет, что астрономы в рамках астрофизических и космологических наблюдений могут видеть лишь эффекты, создаваемые темной материей.
В настоящее время исследователи продолжают «охотиться» на темную материю. Основными кандидатами на эту роль по-прежнему остаются слабо взаимодействующие массивные частицы – «вимпы» (weakly interacting massive particles — WIMР’ы), которые, как полагают учёные составляют большую часть темной материи, и аксионы – более лёгкие и более холодные элементарынечастицы. Считается, что если скапливается много аксионов, то они «льются дождём» из космоса на Землю.
Bertone отмечает, что неспособность найти темную материю в ближайшее время будет означать, что исследователи находятся на ложном пути и должны пересмотреть свои подходы к этой проблеме.
У исследователей хватает выдержки не смотря на провал эксперимента по поиску частиц темной материи одним из самых многообещающих детекторов Large Underground Xenon experiment — LUX (Большой подземный ксеноновый эксперимент). Эксперимент с LUX приводился на протяжении 90 дней в 2013 году.
LUX – это детектор, настроенный на обнаружение чрезвычайно редких столкновений между «вампами» и материей на Земле. LUX «похоронен» на глубине примерно 1,6 км в шахте Sanford Underground Research Facility в Южной Дакоте.
В 2014 году LUX будет проводить исследования, направленные на выявления темной материи дольше чем когда-либо прежде – на протяжении 300 дней. Помимо этого прибора, есть и другие способы поисков темной материи. Например, в космическом пространстве находяться прямые датчики, такие как Alpha Magnetic Spectrometer, который был установлен на Международной космической станции в 2011 года. AMS ищет потоки излучения, которые частицы темной энергии, как считают учёные, производят во время столкновения друг с другом. Предполагается, что это излучение включает также и гамма-лучи.
Другой датчик космического базирования – космический телескоп NASA «Ферми», который был запущен в 2008 году. Установленные на нём приборы анализируют центр галактики Млечный Путь. Именно там, по мнению учёных, сконцентрирована темная материя.
Много учёных возлагают надежды Большой адронный коллайдер. Планируется, что в 2015 году, он продолжит разбивать частицы с надеждой создать в лабораторных условиях аналог темной материи.
Bertone признается, что ввиду того, что теоретических описаний темной материи довольно мало, будет крайне сложно удостовериться, что именно она создана в рамках эксперимента.
Хотя в рамках нынешних экспериментов осуществляется поиск конкретных частиц, учёные не исключают, что темная материя может представлять собой нечто совершенно иное.
По словам Bertone, многие исследователи сегодня допускают, что темная материя состоит не из одного вида частиц, а из нескольких разновидностей. Тот факт, что учёные не находят частицы, которые они ищут, вовсе не означает, что темной материи во Вселенной нет.
Единственный способ, по мнению Bertone, доказать, что темной материи не существует, заключается в том, чтобы опровергнуть Закон тяготения – Теорию общей относительности Альберта Эйнштейна, согласно которой объекты деформируют пространство и время, для того, чтобы создать гравитацию.
