|
Новый взгляд на поиск темной материи
|
|
|
|
Когда дело доходит до понимания Вселенной, то, что мы знаем, - это лишь малая часть общей картины. Темная материя и темная энергия составляют около 95% Вселенной, оставляя только 5% "обычной материи", или того, что мы можем видеть. Доктор Рупак Махапатра, физик-экспериментатор по элементарным частицам из Техасского университета A&M, разрабатывает высокоразвитые полупроводниковые детекторы с криогенными квантовыми датчиками, стимулируя эксперименты по всему миру и продвигая новые технологии. границы для изучения этой самой глубокой тайны.
|
|
|
|
Махапатра сравнивает наше понимание Вселенной — или отсутствие такового — со старой притчей: "Это все равно, что пытаться описать слона, просто прикоснувшись к его хвосту. Мы ощущаем нечто массивное и сложное, но постигаем лишь крошечную его часть". О нем и его соавторах рассказывается в журнале Applied Physics Letters.
|
|
|
|
Что такое темная материя и темная энергия?
|
|
|
|
Темная материя и энергия названы так потому, что неизвестно, из чего они состоят. Темная материя составляет большую часть массы галактик и скоплений галактик, формируя их структуру в самых крупных масштабах. Темная энергия, с другой стороны, относится к силе, движущей ускоренным расширением Вселенной. Другими словами, темная материя удерживает вещи вместе, в то время как темная энергия растягивает их на части.
|
|
|
|
|
|
|
Несмотря на их обилие, они не излучают, не поглощают и не отражают свет, что делает их практически невозможными для непосредственного наблюдения. Тем не менее, их гравитационные эффекты формируют галактики и космические структуры. Темная энергия доминирует даже в большей степени, чем темная материя: она составляет около 68% от общего энергетического содержания Вселенной, в то время как темная материя составляет около 27%.
|
|
|
|
Обнаружение шепота в урагане
|
|
|
|
В Texas A&M группа Махапатры создает детекторы, настолько чувствительные, что они могут улавливать сигналы от частиц, которые редко взаимодействуют с обычной материей, сигналы, которые могут раскрыть природу темной материи.
|
|
|
|
"Проблема в том, что темная материя взаимодействует настолько слабо, что нам нужны детекторы, способные фиксировать события, которые могут происходить раз в год или даже раз в десятилетие", - сказал Махапатра.
|
|
|
|
Команда ученых участвовала в ведущем в мире исследовании темной материи, используя детектор под названием TESSERACT. "Речь идет об инновациях", - сказал он. "Мы находим способы усиления сигналов, которые ранее были скрыты за шумом".
|
|
|
|
Texas A&M входит в группу специализированных учреждений, работающих над экспериментами с TESSERACT.
|
|
|
|
Расширяя границы возможного
|
|
|
|
Работа Махапатры основана на долгой истории расширения пределов обнаружения с помощью ведущих поисковых систем мирового уровня, благодаря его участию в эксперименте SuperCDMS в течение последних 25 лет. В знаковой статье 2014 года, опубликованной в журнале Physical Review Letters, он и его коллеги представили калориметрическое обнаружение ионизации с помощью напряжения в эксперименте SuperCDMS - прорыв, который позволил исследователям исследовать WIMP с малой массой, ведущего кандидата на темную материю. Этот метод значительно повысил чувствительность к частицам, которые ранее были недоступны.
|
|
|
|
Совсем недавно, в 2022 году, Махапатра стал соавтором исследования, в котором изучались дополнительные стратегии обнаружения - прямое обнаружение, косвенное обнаружение и поиск слабака с помощью коллайдера. Эта работа подчеркивает глобальный, многосторонний подход к решению загадки темной материи.
|
|
|
|
"Ни один отдельный эксперимент не даст нам ответов на все вопросы", - отмечает Махапатра. "Нам нужна синергия между различными методами, чтобы составить полную картину".
|
|
|
|
Понимание темной материи - это не просто академическое упражнение, это ключ к раскрытию фундаментальных законов природы. "Если мы сможем обнаружить темную материю, мы откроем новую главу в физике", - сказал Махапатра. "Поиск требует чрезвычайно чувствительных технологий зондирования, и это может привести к появлению технологий, которые мы сегодня даже представить себе не можем".
|
|
|
|
Источник
|
