Шлях до виявлення темної матерії відкрито: що показав експеримент на Великому адронному колайдері

Учені ще знайшли прямих доказів те, що темна матерія існує. Хоча вони впевнені, що загадкова речовина, яка становить 85% маси Всесвіту, все ж таки наповнює простір. Також учені ще не зовсім розуміють, з чого може складатися темна матерія, але вже з'явилося кілька способів її пошуку найближчим часом, пише Inverse.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та захопливі новини зі світу науки!

Одна з провідних теорій, що стосується темної матерії, говорить про те, що її частинки можуть стикатися та анігілювати, тобто вони можуть перетворюватися на інші частинки, відмінні від вихідних. При цьому з'являється випромінювання, яке поширюється по всій нашій галактиці, і воно схоже на те випромінювання, яке відбувається під час зіткнення космічних променів із міжзоряним середовищем. Цю теорію учені хочуть перевірити за допомогою детектора ALICE, встановленого на Великому адронному колайдері ЦЕРН.

Згідно із заявою вчених, цей детектор здатний вивчити результати зіткнення ядер, які рухаються зі швидкістю, що близька до швидкості світла. Нове дослідження, яке провели фізики з ЦЕРН, показує, що детектор ALICE може виявити ядра антигелію-3, який є антиподом, тобто аналогом з антиречовини ізотопу гелію-3, коли вони досягнуть атмосфери Землі й це буде доказом існування темної матерії.

Учені вважають, що антиядра, які з'являються при анігіляції частинок темної матерії, дійсно можна виявити і для цього потрібно використовувати теорію вимпів. Відповідно до цієї теорії, темна матерія складається з частинок, вимпів, які не випромінюють і не поглинають світло та взаємодіють з іншими частинками лише через слабку ядерну взаємодію. Ця теорія також стверджує, що взаємодія між цими частинками змушує їх анігілювати та виробляти ядра антигелію-3, які складаються з двох антипротонів та одного антинейтрону. За словами вчених, ці антиядра подорожуватимуть по всій нашій галактиці і їх можна виміряти, як і звичайні космічні промені, які приходять до нас з-за меж Сонячної системи.

Але інші типи космічних променів (протони ядер гелію) можуть стикатися з міжзоряним середовищем з утворенням ядер антигелію-3. Оскільки вони не пов'язані з темною матерією, вони можуть стати тлом для пошуку цієї загадкової речовини. За словами Лаури Серкснайт з Мюнхенського технічного університету, Німеччина, очікувана кількість ядер антигелію-3, які виникають внаслідок анігіляції темної матерії, буде набагато більшою, ніж унаслідок фонового процесу. Так, виявлення навіть кількох ядер антигелію-3 у космічних променях дасть сигнал про наявність темної матерії, а сам антигелій-3 є своєрідним детектором її виявлення.

У той же час, за словами вчених, ядра антигелію-3 можуть також взаємодіяти з газом у міжзоряному просторі, і це може призвести до зникнення цих ядер ще до того, як вони потраплять на Землю.

Але експеримент на Великому адронному колайдері, який провели вчені за допомогою детектора ALICE, показав, що не всі антиядра зникають і невелика їх кількість може досягти атмосфери для виявлення детекторами на Землі.

За словами вчених, їм вдалося підтвердити, що антигелій-3 є перспективним кандидатом для пошуку темної матерії. Фізики вважають, що вони стали на крок ближчими до того, щоб виявити цю загадкову речовину і майбутні дослідження допоможуть вирішити одну з найголовніших загадок сучасної астрофізики.

Виявлення темної матерії підтвердить:

• існування найтемнішої матерії і те, що вона становить 85% матерії у Всесвіті;
• важливу частину стандартної теорії космології, що називається Модель Лямбда-CDM;
• те, що загальна теорія відносності Ейнштейна правильна.

Фокус уже писав про те, що, за словами вчених, розкрити секрет темної матерії допоможе атомний годинник у космосі. Атомний годинник на космічному апараті біля Сонця зможе зловити частинки невловимої темної матерії.