ГЛАВНАЯ » 2013 » Апрель » 19 » Ученые, охотящиеся за темной материей, регистрируют три многообещающих события
18:36
Ученые, охотящиеся за темной материей, регистрируют три многообещающих события
Датчики научной
установки, располагающейся глубоко под землей в Миннесоте,
зарегистрировали три события, которые по мнению ученых являются
потенциальными "подписями" экзотических частиц загадочной темной
материи. Полученные результаты имеют сугубо предварительный характер для
того, чтобы их можно было классифицировать как открытие, тем не менее,
они дают ученым некоторые возможные намеки, которые помогут в решении
научной загадки, стоящей перед учеными уже в течение десятилетия. "Сейчас
можно сказать, что мы нашли первые намеки на существование темной
материи" - рассказывает Рупэк Мэхапатра (Rupak Mahapatra), ученый-физик
из Техасского университета, работающий в рамках программы SuperCDMS, -
"В действительности - это только лишь начало поисков. Теперь нам
потребуется провести гораздо больше наблюдений и задействовать множество
новых датчиков для того, чтобы подтвердить обнаруженные факты".
Если
результаты, полученные учеными, будут подтверждены, они укажут на
существование массивных частиц, слабо взаимодействующих с окружающим
миром (Weakly Interacting Рarticles, WIMP), которое, в свою очередь,
может послужить объяснением существования темной материи, на долю
которой приходится 27 процентов от всего, что существует во Вселенной.
Эта темная материя невидима и не обнаружима с помощью любых доступных
средств, о ее существовании можно судить лишь косвенно благодаря
создаваемым ею гравитационным эффектам. Еще одним загадочным феноменом
является темная энергия, на долю которой приходится 68 процентов от
"всего сущего". И всего лишь 5 процентов остается на долю обычной
материи, которую можно увидеть и "пощупать" различными научными
инструментами.
Ученые-физики ломают голову над загадкой темной
материи с 1930-х годов, на проведение всевозможных экспериментов были
потрачены миллиарды долларов. И вот только в 2008 году, датчиком эксперимента Cryogenic Dark Matter Search (CDMS) были зарегистрированы три высокоэнергетических события
неизведанной доселе природы. Высокочувствительные германиевые датчики
установки CDMS находятся в одной из заброшенных шахт на глубине 713
метров. Такая глубина помогает оградить научное оборудование от влияния
вторичных космических лучей, в шуме которых может затеряться слабая
подпись темной материи.
Эффекты, замеченные командой SuperCDMS,
указывают на существование частиц WIMP, имеющих значение массы-энергии
около 8.6 миллиардов электрон-вольт, что приблизительно в девять раз
больше массы протона. Пока еще не до конца ясно, являются ли
зарегистрированные события статистической случайностью, но если это так,
то регистрация данных событий является чем-то сродни выпадению ряда
семерок на табло "однорукого бандита". Согласно предварительному анализу
полученных данных вероятность достоверности этих данных составляет 99.8
процента, что является весьма существенным показателем. Тем не менее
такой вероятности не достаточно до того, чтобы достичь уровня 5 сигм
(99.9999 процентов), после которого научные данные начинают считаться
достоверным открытием.
"Если
медик скажет, что он излечивает болезнь в 99.8 процентах случаев, это
будет просто потрясающим событием. Но если такая вероятность упоминается
в отношении области физики высоких энергий и элементарных частиц, то
может оказаться, что все собранные данные не стоят и ломанного гроша" -
рассказывает Рупэк Мэхапатра, - "Полученная нами вероятность допускает,
что во время повторения одного и того же эксперимента несколько сотен
раз неудача может произойти один раз. Мы же собираемся поднять эту
вероятность к одному на миллион".
Ученым, использующим
высокочувствительные германиевые датчики, потребовалось почти пять лет
для того, чтобы начать замечать события, связанные с темной материей. И
это связано с использованием именно германиевых датчиков, которые имеют
максимальную чувствительность в области высоких масс и энергий. В
настоящее время уже имеется еще один набор данных, полученных от
кремниевых датчиков, чувствительных в областях более низких энергий, но
пока эти данные еще не обработаны. В это время результаты других
экспериментов в области темной материи указывают на наличие темной
материи в более низком энергетическом диапазоне, нежели ожидалось ранее.
"Теперь мы вплотную займемся тщательным анализом данных с кремниевых
датчиков, на которые мы обращали мало внимания в течение последних
четырех лет" - рассказывает Мэхапатра.
Многие ученые-физики, в
том числе Шон М. Кэролл (Sean M. Carroll) из Калифорнийского
технологического института, совершенно не удивлены тем, что данные
эксперимента SuperCDMS не привели сразу к открытию. Пока еще для
достоверности будущего открытия потребуется подтверждение полученных
данных другими экспериментами, AMS, LUX, Xenon1T и другими. "Имеющиеся
данные являются лишь подтверждением тому, что мы идем буквально по
"горячим следам" темной материи" - заявил Кэрролл в интервью NBC News.
Некоторые
ученые считают, что материя и темная материя появились в результате
процесса, называемого космическим кладогенезом, который подразумевает
то, что у каждой обычной частицы есть свой собственный "темный" антипод.
Поэтому, обнаружение WIMP частиц с различной массой полностью
укладывается в такую теорию. "Пока мы еще сами не знаем, совпадение ли
это, или подсказка, сделанная нам самой природой" - заявил Мэхапатра.
