Изобретена ловушка для темной материи с миллиардами маятников

Фото: Sean Kelley

Ученые охотятся за темной материей в течение десятилетий, но до сих пор не удалось обнаружить никаких ее явных признаков. Новая конструкция детектора темной материи с множеством миллиардов крошечных маятников, может наконец нарушить тишину. Устройство будет реагировать исключительно на невероятно сильное гравитационное притяжение темной материи. Об этом сообщает New Atlas.

Масса и гравитация неразрывно связаны. Чем больше у объекта масса, тем сильнее его гравитационное притяжение. Именно так ученые узнали о существовании темной материи. Десятилетия астрономических наблюдений показали, что видимой массы недостаточно для объяснения наблюдаемые гравитационных эффектов. Какая-то другая невидимая субстанция должна превосходить по численности обычную материю в соотношении пять к одному.

Так как темная материя не излучает, не отражает и никак не взаимодействует со светом, неудивительно, что до сих пор не удавалось ускользнуть от прямого обнаружения.

Один из основных методов поиска темной материи включает в себя огромный резервуар, заполненный детекторной субстанцией, такой как ксенон, сверхтекучий гелий или переохлажденная вода. Реакция субстанции будет говорит о том, что частица темной материи столкнулась с атомом в резервуаре.

Другие эксперименты сосредоточены на обнаружении возмущений электричества и магнетизма – побочных эффектов гипотетических частиц темной материи, называемых аксионами.

Основная проблема этих подходов заключается в том, что они полагаются лишь на предположения о свойствах частиц темной материи. Вместо этого, новый детектор сфокусировался на одном, что ученые точно знают о темной материи – ее сильном гравитационном влиянии.

В новом эксперименте миллиард крошечных маятников будет подвешен в кубическом пространстве длиной около 10 м, а любое движение будет отслеживаться лазерами. Принцип работы устройства прост: если частица темной материи пролетит сквозь инструмент, ее масса должна ненадолго притянуть к себе ближайшие маятники.

Окружающий "шум" заставит маятники постоянно раскачиваться, но сигнал темной материи будет выделяться. Поскольку одна частица может беспрепятственно проходить через маятники, они начнут внезапно шататься один за другим. Изучение того, сколько силы проходящая частицы прикладывает к каждому маятнику, также может раскрыть подробности о темной материи, включая скорость и направление частиц.

Команда утверждает, что новый метод достаточно многообещающий, так как полагается лишь на гравитационное влияние темной материи, о которой уже известно. Единственным неизвестным фактором будет масса частиц, поэтому прибор будет чувствителен к частицам с широким диапазоном масс – от 0,005 миллиграмма до нескольких миллиграммов.

"Если кто-то проведет эксперимент, который мы изобрели, он либо обнаружит темную материю, либо исключит всех кандидатов в темную материю в широком диапазоне возможных масс", – говорит соавтор исследования Дэниел Карни.

Идея пока остается исключительно теоретической, но возможно, в ближайшем будущем ее все же реализуют.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ATinform