Темную материю предложили искать с помощью маятников
Американские физики описали способ детектирования частиц темной материи с помощью массива из большого числа (порядка миллиарда) маленьких маятников с массой от нескольких миллиграмм. По задумке ученых, если охладить и изолировать от излучения такой набор маятников, то по их коллективному отклонению можно увидеть траекторию полета темной частицы и зарегистрировать факт ее присутствия в системе. Исследователи предложили методы борьбы с квантовыми шумами и показали, что таким образом можно детектировать частицы темной материи с массой порядка десятков микрограмм и более. Статья опубликована в журнале Physical Review D.
Темная материя — это гипотетическая форма материи, которая проявляет себя только в гравитационном взаимодействии. Это означает и то, что она не участвует в электромагнитном взаимодействии, а значит не излучает, из-за чего ее нельзя зафиксировать напрямую (поэтому темная материя и получила такое название). Однако есть множество косвенных доказательств существования этой формой материи: к ним относятся аномально высокие скорости вращения периферических областей галактик, гравитационное линзирование и другие эффекты, которые объясняются существованием во вселенной некой скрытой массы.
Темной материи нет места в общепринятых моделях, описывающих многообразие частиц и взаимодействий в нашем мире, в том числе в Стандартной модели, что указывает на ее неполноту. Но чтобы подтвердить или опровергнуть новые теории, которые пытаются объяснить существование этого скрытого типа материи, физикам необходимо получить представление о ее свойствах, в первую очередь о массе темных частиц. Поэтому так важно прямое экспериментальное обнаружение темной материи: оно позволило бы не только подтвердить ее существование, но и помочь понять ее природу.
Сейчас поиск темных частиц осуществляется в массовом диапазоне от нескольких килоэлектронвольт до сотен гигаэлектронвольт, отчасти, потому что в схожем диапазоне находятся и массы известных нам элементарных частиц и адронов. К примеру, в этом направлении работает один из самых чувствительных детекторов темной материи XENON1T, который недавно зарегистрировал избыток событий с частицами массой порядка нескольких килоэлектронвольт. Принципиально другой подход у экспериментов по поиску темных бозонов во взаимодействии нейтронов и электронов по энергетическим уровням различных изотопов одного атома: в них также находят следы темных частиц с массой порядка десятков мегаэлектронвольт. Однако ранее не проводились попытки напрямую зарегистрировать очень тяжелую частицу темной материи, масса которой позволила бы физикам увидеть последствия ее гравитационного взаимодействия с окружающей материей.
Теперь же Дэниэл Карни (Daniel Carney) из университета Мэриленд предложил детектировать частицы темной материи с массой больше массы Планка (22 микрограмма или 1,22 ? 1019 гигаэлектронвольт в рациональной системе единиц) с помощью массива маленьких маятников. Как показали расчеты Карни и его коллег, для эффективного детектирования частиц темной материи масса груза маятника может варьироваться в диапазоне между микрограммами и граммами, а число маятников в детекторе должно быть порядка миллиарда. Прохождение тяжелой темной частицы через такую систему равномерно расставленных маятников в трехмерной полости детектора должно привести их в коррелированное движение, которое можно выделить из общего шума и фона. По величине отклонения маятника можно также судить и о массе детектируемой частицы.
Сложность таких измерений заключается в крайне малом отклонении маятников, сопоставимым с квантовым шумом, а также характерное время взаимодействия: при средней скорости темной частицы в 220 километров в секунду характерное время взаимодействия не превышает 10-8 секунды. Поэтому в такой системе особо важную роль играет система подавления шума, связанного с квантовыми колебаниями, фоновыми событиями и другими «ошибками» регистрации.
Методы подавления подобного шума авторы проверили при моделировании подобной системы маятников. Они показали, что сочетанием радиационной защиты и понижения температуры вплоть до 10 милликельвин вместе с подбором массы грузов маятников и расстояния между ними можно добиться регистрации до нескольких десятков событий в год. С шумом, который неизменно остается даже после оптимизации детектора, физики предлагают бороться за счет системы фильтрации на основе произвольности данного шума: в отличие от колебаний, рожденных из-за прохождения темной частицы, шум должен быть некоррелированным. Также они оценили потенциальный вклад коррелированного шума и оценили сложность алгоритмов, которые могут быть применены в будущих экспериментах: ученым удалось показать, что измерения достаточно снимать с N2 маятников (в случае если N3 — их общее число).
Авторы также отмечают схожесть возникающих в такой системе маятников квантовых шумов с теми, с которыми успешно борются на детекторе гравитационных волн aLIGO, ссылаясь на успех последнего несмотря на чрезвычайную сложность проводимых на эксперименте измерений. Ученые говорят и об области применимости подобного детектора в рамках современных представлений о темной материи: при такой массе темная частица наверняка не будет элементарной и может представлять собой темное ядро или связанный сгусток темных кварков. Однако при повышении числа маятников в детекторе есть вероятность, что в зону его чувствительности попадут и тяжелые элементарные частицы темной материи в рамках потенциальной теории Великого объединения. Массу темных частиц пытаются ограничить исходя не только из теоретических предсказаний, но и из экспериментальных данных: ранее физики исключили легкие аксионы с массой порядка 10-21 электронвольт из числа кандидатов на темную материю. Про теоретические модели темной материи можно узнать в нашем тесте «Какая ты темная материя?».
Источник
Меню
Архив материалов
Подписка на новости
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Последние новости
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - ...
Последние аномальные новости

В каплях воды при конденсации образуется перекись водорода

В реликтовом излучении разглядели нарушение пространственной четности

Вещий сон. Как правильно толковать сон

Возле Стоунхенджа запечатлели НЛО

Вундеркинд закончил университет в 14 лет

Группа Дятлова. Непреодолимый перевал

Дроны помогут ВМС США испытывать лазерное оружие

ЕКА выпустило игру о заселении Марса

Женщина забеременела в 62 года ребенком своего мужа от собственной дочери

Зачем люди одалживают ученым свои мозги

Земля оказалась ближе к сверхмассивной черной дыре

Инопланетные цивилизации не пойдут на контакт

Как моментально уничтожить Землю

Какие инвазивные виды нужно срочно уничтожить

Какие сверхспособности доступны только очкарикам

Метеорит взорвался в небе над Японией

Млечный путь - это космические трущобы Вселенной

Необычная вспышка над Смоленском

Обнаруженный в пустыне загадочный Монолит исчез

Признаки того, что у вашего ребенка старая душа

Рецензия на сериал Перевал Дятлова

Российский и индийский спутники разошлись в 224 метрах друг от друга

Секретный бункер Гитлера нашли в Аргентине

Смоделировали процесс образования вещества Челябинского метеорита

Собака с аномально длинной шеей нашла хозяев

Соленая вода в Мумбаи внезапно стала сладкой

Солнце ускорит наступление Нового Мирового Порядока

Тайна вечной молодости стволовых клеток

Туман из праха накроет планету

Что скрывают загадочные геоглифы плато Наска

Астронавты-близнецы помогли узнать о сбое в работе митохондрий

Версии трагедии в сериале Перевал Дятлова

Внутри египетской мумии обнаружили необычный артефакт

Возле Солнца обнаружили НЛО в 25 раз больше Земли

Дети с черными глазами

Замеченные с МКС НЛО оказались каплями мочи

Качества, которыми должны обладать космонавты миссии на Марс

Когда на Земле появилась грязь и к чему это привело

Коммунисты требуют запретить эксплуатировать трагедию группы Дятлова в книгах и кино

Копье, пропитанное кровью упадет на Иерусалим

Космический корабль инопланетян нашли на Луне

Марсоход попробует выделить кислород из углекислого газа Марса

Мультфильм обещает на 14-21 декабря Большой Бум

Мясо - пища будущего

Нам намекают, что Рождества не будет

Нашли загадочную антропоморфную маску

Необходимый для жизни элемент нашли на комете

НЛО заметили над Ишимом

Пентагон готовится к войне

Показали ведущую с искусственным интеллектом

Причиной смерти туристов на перевале Дятлова мог стать йети

Разборки вокруг сериала Перевал Дятлова

Самые мистические места Волгограда

Солдаты армии США научатся читать мысли друг друга

Стюардессе во время полета удалось заснять редкое явление

Сугубо научные факты о Нострадамусе

Ударные беспилотники отдадут искусственному интеллекту

Умерший от коронавируса пациент вернулся домой

Хегру открыли для посещения

Что нас ждет в следующем десятилетии

Австрийская деревня Fucking сменит название

Актрису атаковал полтергейст

В сериале Перевал Дятлова показали причину гибели группы

Ведущего Битвы экстрасенсов уволили за подсказки и взятки

Ведущий Битвы экстрасенсов Башаров отреагировал на увольнение Сафронова

Ведущий Битвы экстрасенсов отреагировал на увольнение

Вероятность возникновения разумной жизни ничтожно мала

Древние рудники обнаружили в Кош-Агачском районе

Женщина сняла кота и нашла в его ухе Гитлера

Житель Кении воскрес в морге

Загадочное плато Путорана

Запретные места мира

Какие тайны скрывает Перевал Дятлова

Места России, привлекающих людей с магическим мышлением

Метеориты всё прибывают

Мифический Итиль найден

Найден источник самого загадочного сигнала

Найден осьминог с девятью руками

Наша Галактика вытягивается и скручивается

Небо над ЮАР предложили затемнять

Обвинения в адрес уволенного ведущего Битвы экстрасенсов назвали местью

Обломки космического корабля с мёртвыми пришельцами внутри

Режиссерам сериала Перевал Дятлова позвонили откуда надо и сказали цыц

Семьи погибших на перевале Дятлова связали инцидент с ракетой

Странное существо нашли на пляже

Тайна перевала Дятлова. Версии, предположения, догадки

Телеведущая раскрыла руководителей истребления человечества

Уфологи обвиняют НАСА в сокрытии материалов о НЛО

Человечки бегают по лестнице или стоят на месте

Ядовитые черви и всеядные ящерицы атаковали США

Видел ли кто-то из пензенцев НЛО

Город инопланетян обнаружен на Луне

Девушка нашла дома тайную комнату без входа

Загадочное существо вылезло из богомола

Замки Шотландии, в которых живут привидения

История тройняшек, разлученных спецслужбами

Квакеры, кракены, Ктулху и дьявольская карусель

Код, управляющий выборами президента США

Мистика или случайное совпадение

Мужчина с крыльями и фонарем охраняет Каменную могилу

Найдены возможные источники сигнала WOW

Не знавшая о беременности девушка родила в туалете

Необычные ледяные диски стали появляться на реках

Обнаружено космическое явление неизвестной природы

Планета земного типа, находилась между Сатурном и Ураном

Пора выходить встречать ануннаков

Почему инопланетяне не торопятся заявить о себе

Раскрыта тайна загадочного монолита

Сериал Перевал Дятлова напугал зловещими совпадениями

Чем пророческий сон отличается от обычного

Археолог нашел дом, где вырос Иисус

Большой НЛО замечен над Чили

Быстрый НЛО замечен над Германией

В январе пандемия покажется детским утренником

Ведутся исследования для создания леса нового поколения

Внезапная прихоть принесла мужчине джекпот

Дядя принца Филиппа встречался с НЛО

Женщина родила близнецов с разницей в два года

Жуткий призрак монашки в окне напугал девушку

ИИ научили распознавать болезнь Паркинсона по снимкам глаза

Каннибализм становится нормой жизни

Колонизация других планет с помощью 3D-печати

Космонавт рассказал о лунном заговоре и путешествии на Марс

Крылатая аномалия появилась рядом с Солнцем

Любитель выяснил возможный источник WOW-сигнала

Мужчина нашел потерянный 25 лет назад кошелек

На какие вопросы человечество не знает ответов

На пороге преисподней. Кольская сверхглубокая скважина

Найден самый высокий в мире подросток

Найдены следы загадочного царства

Недовольные сериалом Перевал Дятлова объяснились

Неуместные артефакты

Покойник 11 часов говорил с родными по телефону

Похудеть с помощью диеты и спорта можно в любом возрасте

Почему человеческий мозг сам обманываться рад

Разработана сверхбыстрая камера для охоты за экзопланетами

Самое древнее свидетельство существования жизни могло оказаться ошибочным

Сеть всполошила оптическая иллюзия

Фигуру ацтека-пришельца обнаружили в Южной Америке

Шведские подлодки 15 лет слушали, как пукает селедка

Как снизить счета за электроэнергию. Советы экспертов

Астрологический знак. Сближение Юпитера и Сатурна впервые за 800 лет

Быстрый НЛО был замечен около Солнца

Городские легенды Киева

Группа НЛО пролетела мимо МКС

Древние тоннели заполненные артефактами в Гранд-Каньоне

Загадочная Долина щелпов

Загадочный монолит найден в Юте

Замаскированный НЛО над Калифорнией

Земля падает на Солнце, но в НАСА об этом не говорят

Избыток кислорода ведет к бессмертию

ИИ определил пищевую ценность блюда по фото

История Занфретты или похищенный рептилоидами

Как контролировать искусственный интеллект

Китай запустил станцию для доставки лунного грунта

Куда пропали насекомые и чем это нам грозит

Лекарство от рака стало первой таблеткой от старения

Марсиане нас будут скоро бомбить

Марсоход нашел признаки древнего наводнения

Меценат Джордж Сорос арестован

Нашли корни мифа о гигантском росте Голиафа

НЛО дезинтегрировали облако

НЛО над Черным морем

Общество памяти группы Дятлова создано на Урале

Падение трех метеоритов зафиксировали в Испании

Реконструкцию древнего святилища Савин завершили

Сериал Перевал Дятлова как ответ Секретным материалам

Сон как самая большая загадка эволюции

Тайна стены Кайманава в Новой Зеландии

Таинственный обьект следил за запуском спутников SpaceX

Цветок обзавелся камуфляжем, чтобы прятаться от людей

Билл Гейтс предсказал начало новой пандемии

Большой НЛО замечен около Сатурна

Вселенная является мыслью Бога

Грибы на Марсе

Группа НЛО замечена над Далласом

Группа НЛО пролетела над Южной Каролиной

Двигатель для межзвездного зонда прошел испытания

Девочка упала с четвертого этажа, отряхнулась и пошла домой

Древнюю пирамиду нашли на Луне

Жизнь на экзопланетах предложили искать по новому

Кто создал Клерксдорпские сферы

Мегалит оригинальной формы исследовали в Тульской области

НЛО вылетает из вулкана Попокатепетль

НЛО замечен над Швейцарией

НЛО над линией ЛЭП

Подписка на новости
Подписка на новостой RSS-канал сайта
Получать новости сайта по почте
Контактный адрес для любых сообщений
Наверх
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика