Путь к обнаружению темной материи открыт: что показал эксперимент на Большом адронном коллайдере

Ученые еще не нашли прямых доказательств того, что темная материя существует. Хотя они уверены, что загадочное вещество, которое составляет 85% массы Вселенной, все же наполняет пространство. Также ученые еще не совсем понимают из чего может состоять темная материя, но уже появилось несколько способов ее поиска в ближайшее время, пишет Inverse.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Одна из ведущих теорий, которая касается темной материи говорит о том, что ее частицы могут сталкиваться и аннигилировать, то есть они могут превращаться в другие частицы, отличные от исходных. При этом появляется излучение, которое распространяется по всей нашей галактике, и оно похоже на то излучение, которое происходит во время столкновения космических лучей с межзвездной средой. Эту теорию ученые хотят проверить с помощью детектора ALICE, установленном на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН.

Согласно заявлению ученых, данный детектор способен изучить результаты столкновения ядер, которые двигаются со скоростью близкой к скорости света. Новое исследование, которое провели физики из ЦЕРН, показывает, что детектор ALICE может обнаружить ядра антигелия-3, который является атиподом, то есть аналогом из антивещества изотопа гелия-3, когда они достигнут атмосферы Земли и это будет доказательством существования темной материи.

Ученые считают, что антиядра, которые появляются при аннигиляции частиц темной материи действительно можно обнаружить и для этого нужно использовать теорию вимпов. Согласно этой теории, темная материя состоит из частиц, вимпов, которые не излучают и не поглощают свет и взаимодействуют с другими частицами только через слабое ядерное взаимодействие. Эта теория также утверждает, что взаимодействие между данными частицами заставляет их аннигилировать и производить ядра антигелия-3, которые состоят из двух антипротонов и одного антинейтрона. По словам ученых, эти антиядра будут путешествовать по всей нашей галактике и их можно измерить, как и обычные космические лучи, которые приходят к нам из-за пределов Солнечной системы.

Но другие типы космических лучей (протоны ядер гелия) также могут сталкиваться с межзвездной средой с образованием ядер антигелия-3. Поскольку они не связаны с темной материей, они могут стать фоном для поиска этого загадочного вещества. По словам Лауры Серкснайт из Мюнхенского технического университета, Германия, ожидаемое количество ядер антигелия-3, которые возникают в результате аннигиляции темной материи, будет намного больше, чем в результате фонового процесса. Таким образом, обнаружение даже нескольких ядер антигелия-3 в космических лучах даст сигнал о наличии темной материи, а сам антигелий-3 является своеобразным детектором для ее обнаружения.

В то же время, по словам ученых, ядра антигелия-3 могут также взаимодействовать с газом в межзвездном пространстве и это может привести к исчезновению этих ядер еще до того, как они попадут на Землю.

Но эксперимент на Большом адронном коллайдере, который провели ученые с помощью детектора ALICE, показал, что не все антиядра исчезают и небольшое их количество все же может достичь атмосферы для обнаружения детекторами на Земле.

По словам ученых, им удалось подтвердить, что антигелий-3 является многообещающим кандидатом для поиска темной материи. Физики считают, что они стали на шаг ближе к тому, чтобы обнаружить это загадочное вещество и будущие исследования помогут решить одну из самых главных загадок современной астрофизики.

Обнаружение темной материи подтвердит:

• существование самой темной материи и то, что она составляет 85% материи во Вселенной;
• важную часть стандартной теории космологии, которая называется Модель Лямбда-CDM;
• то, что общая теория относительности Эйнштейна верна.

Фокус уже писал о том, что, по словам ученых, раскрыть секрет темной материи помогут атомные часы в космосе. Атомные часы на космическом аппарате возле Солнца смогут поймать частицы неуловимой темной материи.