|
Новая техника для поиска темной материи
|
|
|
|
Метеоры могут помочь астрономам разработать новый способ обнаружения темной материи — таинственных и невидимых частиц, которые до сих пор можно было различить только по тому влиянию, которое они оказывают на мир природы. В пять раз более распространенная, чем обычная материя, темная материя составляет около 85% общей массы Вселенной и около четверти (26,8%) общей массы и энергии Вселенной. Люди не могут обнаружить эти неуловимые частицы напрямую, поскольку темная материя не излучает света, поэтому ученые используют мощные инструменты, такие как космический телескоп Хаббла или будущий космический телескоп НАСА Нэнси Грейс Рим, чтобы засвидетельствовать ее влияние на галактики и другие далекие звездные скопления.
|
|
|
|
Теперь, согласно исследованию, проведенному исследователями из Университета штата Огайо, наземные радиолокационные системы могут быть использованы для помощи в поиске. Джон Биком, соавтор исследования и профессор физики и астрономии в штате Огайо, сказал, что, хотя ученые обычно ищут только крошечные частицы темной материи с небольшими массами, цель этого нового исследования — улучшить поиск, помогая чтобы охарактеризовать макроскопическую темную материю: частицы с большой массой, которые не могут быть обнаружены традиционными наземными детекторами. «Одной из причин, по которой темную материю так трудно обнаружить, может быть то, что частицы очень массивны», — сказал Биком. «Если масса темной материи мала, то частицы обычны, но если масса велика, частицы редки».
|
|
|
Хотя эти частицы нельзя потрогать или увидеть, темную материю можно воспринять по ее гравитационному воздействию на другие небесные явления, такие как звезды или черные дыры. Хотя ее влияние на другие природные системы нелегко классифицировать, время, потраченное на изучение темной материи, открывает перед учеными новые возможности для понимания размера, формы и будущего космоса, сказал Биком. Такие обнаружения могут также выявить массу этих частиц, которые, в зависимости от их размера, могут иметь огромное влияние на формирование и структуру галактик. В настоящее время исследование опубликовано на сервере препринтов с открытым доступом arXiv.
|
|
|
|
Что делает исследование настолько новым, так это то, что ученые применили ту же технологию, которая используется для отслеживания метеоров, когда они несутся по небу. Проходя через атмосферу Земли, как метеоры, так и частицы темной материи производят ионизационные отложения — форму излучения, которая оставляет после себя свободные электроны, атомы, способные проводить электричество. Электромагнитные волны, испускаемые радаром, отражаются от свободных электронов, сигнализируя о присутствии потусторонней материи, которую затем можно использовать для отличия темной материи от метеоров. Таким образом, вся атмосфера планеты может быть преобразована в один эффективный крупномасштабный детектор частиц.
|
|
|
|
Хотя ученые использовали этот метод поиска метеоров на протяжении десятилетий, Биком сказал, что был удивлен тем, что никто никогда не применял эти системы или их ранее собранные данные для поиска темной материи. Один из наиболее важных выводов исследования заключается в том, как новый метод команды может дополнить другие космологические поиски темной материи, поскольку их система предлагает уровень точности и чувствительности, которого нет во многих других методах. «Существующие методы космологии довольно чувствительны, но у них нет возможности проверить свою собственную работу», — сказал Биком. «Это совершенно новый метод, поэтому, если ученые не уверены в том, что они обнаружили, сигнал из космологии можно подробно проверить с помощью радиолокационной техники». Соавторами были Паван Дхакал, Стивен Прохира и Кристофер Каппиелло из штата Огайо, а также Скотт Пало и Джон Марино из Университета Колорадо в Боулдере.
|
|
|
|
Источник
|
