Физики придумали новый способ искать темную материю: как он работает

Физики всего мира пытаются обнаружить частицы темной материи и исследовать их взаимодействие с видимой материей, используя различные стратегии и детекторы. Поскольку эти частицы не излучают, не отражают и не поглощают свет, их очень трудно наблюдать, особенно используя традиционные методы. «Хайтек» рассказывает, что придумали ученые для поиска темной материи.

Исследователи из нескольких институтов придумали новый подход и представили его в статье, опубликованной в Physical Review Letters. Они предложили искать сигналы, намекающие на аннигиляцию темной материи в видимую внутри больших детекторов нейтрино.

Что такое темная материя?

Темная материя — это таинственная субстанция, которая заполняет Вселенную, но которую никто никогда не видел.

Темная материя составляет более 80% всей материи во Вселенной, но ученые никогда ее не наблюдали ее напрямую. Физики только предполагают, что она существует, потому что без нее поведение звезд, планет и галактик просто не имело бы смысла.

Темная материя совершенно невидима. Она не излучает ни света, ни энергии и поэтому ее нельзя обнаружить обычными датчиками и детекторами. Ученые считают, что ключ к его неуловимой природе должен лежать в ее составе.

Видимая материя, также называемая барионной материей, состоит из барионов — общего названия субатомных частиц, таких как протоны, нейтроны и электроны. Ученые только предполагают, из чего состоит темная материя. Он может состоять из барионов, а может быть и небарионным, то есть состоящим из разных типов частиц.

В чем идея?

Есть частицы темной материи, которые «связаны» с Землей. Они захватываются планетой в результате столкновений с ее составляющими. Он достаточно сильно взаимодействует с обычным барионным веществом и ученые считают, что ее плотность почти на 15 порядков больше, чем плотность галактической темной материи (~ 0,3 ГэВ/см3).

Изображение Wikimedia Commons

После того, как ученые решили искать именно «захваченную» темную материю, встал вопрос о том, как их обнаружить. Такие частицы отличаются малой кинетической энергией (~ 0,03 эВ), поэтому искать их с помощью традиционных экспериментов по прямому обнаружению практически невозможно. Они нечувствительны к такому низкому выделению энергии.

Есть выход

Вместо того, чтобы искать сигналы, намекающие на рассеяние частиц темной материи (как ученые делали раньше), авторы нового исследования предложили наблюдать аннигиляционные сигналы. Они возникают, когда частицы темной материи сталкиваются с другими и уничтожаются, высвобождая при этом энергию.

В отличие от сигналов рассеяния, сигналы аннигиляции не ограничены небольшим количеством кинетической энергии, поэтому их потенциально легче искать и обнаруживать.  

Изображение: rawpixel.com | Сведения о лицензии

Поскольку предполагается, что частиц темной материи, связанных с Землей, очень много, исследователи предложили искать их с помощью аннигиляции внутри огромных детекторов нейтрино, таких как Super-Kamiokande. Это крупномасштабный черенковский детектор, который находится под горой Икено в Японии. Его используют для изучения нейтрино, которые летят на Землю от Солнца, сверхновых, атмосферы и других источников.

По задумке, если частицы аннигилируют внутри детектора нейтрино, это может вызвать наблюдаемые сигнатуры. Получится ли так найти загадочную темную материю, покажет время.

Читать далее:

Назван витамин, который влияет на работу легких. Его нехватка вызывает астму

Посмотрите на 17 лет жизни планеты, которая в 12 раз больше Юпитера

Астрономы открыли волны размером с три Солнца на поверхности гигантской звезды

Изображение на обложке: Wikimedia Commons

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Больше миллиона Гбит в секунду: японцы побили рекорд скорости передачи данных по оптоволокну
Новости
Хаос во благо: физики создали новый инструмент для квантового мира
Наука
Hugging Face выпустила недорогих человекоподобных роботов с открытым кодом
Новости
Китайский аккумулятор для электромобиля выдержал наезд 36-тонного танка
Новости
Воспитанники детских домов изучат основы работы с нейросетями
Новости
Четвероногий робот из Цюриха научился играть в бадминтон с людьми
Новости
В MIT раскрыли механизм набора веса из-за жирной пищи и как обратить его вспять
Наука
60 000 лет рядом: ученые выяснили, кто стал первым паразитом человека
Наука
Ректора Университета Иннополис избрали членом-корреспондентом РАН
Иннополис
В Корее робопса научили паркуру и бегу по стенам: посмотрите, что он может
Новости
Древний череп «человека-муравья» нашли в Аргентине
Наука
На селфи марсохода попал неожиданный объект: его заметили не сразу
Космос
Посмотрите на двух морских коньков, которых застукали за «поцелуем» в океане
Наука
Почти 10 000 роутеров Asus тайно заразили: как проверить свой и защититься
Новости
Ракета будет доставлять товары с AliExpress за час по всему миру: ее испытали в Китае
Новости
В России пригрозили «душить» иностранные сервисы: кто в опасности
Новости
Boston Dynamics усовершенствовала систему восприятия гуманоидного робота Atlas
Новости
Наклейка на лоб анализирует мозговые волны и предсказывает переутомление
Наука
Посмотрите на робота-трансформера, который меняет форму прямо в полете
Новости
Китай отправил миссию за образцами горных пород с квазиспутника Земли
Космос