http://lenta.ru/articles/2011/03/01/dark/
Темная материя опять ускользнула от физиков
На днях на лентах научно-популярных новостей появилось сообщение о том, что ученые, работающие на детекторе для поиска темной материи XENON100, усомнились в полученных ими результатах. И это не первое упоминание о темной материи, которое начинается такими словами. Что это за странная субстанция, которая постоянно водит ученых за нос?
Недостача
Впервые предположения о том, что во Вселенной существует некая очень массивная, но ненаблюдаемая субстанция, высказал в 1930-е годы швейцарский астроном Фриц Цвики. Он изучал созвездие Волосы Вероники и заметил, что находящиеся там скопления галактик не должны были бы удерживаться вместе - гравитационного притяжения видимых Цвики объектов никак хватило бы, чтобы не дать галактикам разбежаться.
Позже к тем же выводам, что и Цвики, пришли другие исследователи, изучавшие температуру рассеянного по Вселенной газа, а также феномен так называемого гравитационного линзирования (предсказанного Эйнштейном изменения видимого изображения объекта из-за искривления лучей света, вызванного гравитацией попадающихся на их пути массивных тел) и скорости вращения галактических скоплений.
Работы по последней из названных тем, весьма наглядно выявившие вселенскую "анорексию", были выполнены в 1970-е годы работавшей в институте Карнеги исследовательницей Верой Рубин. Она показала, что на любом удалении от центра звездного скопления находящийся в нем водород движется с неизменной скоростью. Это наблюдение напрямую противоречит законам Кеплера, которые определяют "правила" движения небесных тел и постулируют, что чем дальше от центра масс находится объект, тем медленнее он движется по своей орбите. Постоянство скоростей перемещения водорода можно было бы объяснить, предположив, что помимо видимого вещества галактики набиты неким недоступным для "глаз" приборов тяжелым веществом (впрочем, неизвестно, стоит ли в случае темной материи подразумевать вещество в привычном понимании этого слова).
На сегодняшний день астрофизики собрали массу свидетельств в пользу того, что видимой Вселенной сильно недостает массы. Из анализа полученных данных ученые заключили, что доля "обычной" материи в окружающем космическом пространстве не превышает 4,5 процента. На темную материю приходится около 23 процентов массы, а за остальные 72 процента "отвечает" темная энергия - еще более загадочная сила, благодаря которой (вероятно) Вселенная расширяется с ускорением, а не с замедлением.
Поиски
Ученые активно разрабатывают гипотезу о существовании темной материи и уже смогли вывести многие характеристики этой субстанции. Кроме того, исследователи занимаются непосредственно поисками загадочной скрытой массы (это второе принятое название темной материи). Кое-что специалистам уже удалось обнаружить - выяснилось, что около 4-5 процентов темной материи составляет вполне привычное ученым вещество, только сосредоточенное не в ярко сияющих звездах, а в тусклых планетах-гигантах или коричневых карликах (объектах, масса которых намного больше массы больших планет, но "не дотягивает" до массы маленьких звезд). Эта фракция темной материи получила наименование барионной темной материи - от слова "барион", которым обозначают семейство элементарных частиц, включающее, в частности, привычные протон и нейтрон.
Барионная темная материя, а точнее планеты и "недозвезды", сосредоточена на периферии галактик (отсюда и второе название этих объектов - массивные компактные гало-объекты). Недавно астрофизики заключили, что барионная темная материя может существовать и в другом виде - а именно в виде скоплений разогретого газа, который невидим в оптическом диапазоне, но светится в рентгеновских лучах.
Вторую - и основную - часть темной материи, названную небарионной, ученым пока обнаружить не удалось. Специалисты ищут ее, используя две основные стратегии - прямую и непрямую. Прямой метод нацелен на непосредственное обнаружение частиц темной материи - вимпов (от английского сокращения WIMP, Weakly Interactive Massive Particle - слабо взаимодействующая массивная частица). Вимпы практически не взаимодействуют с "обычным" веществом, однако ученые полагают, что изредка такие события все же должны происходить. Определить, что встреча двух частиц состоялась, можно по характерной вспышке излучения, которую регистрируют приборы.
Для того чтобы вычленить чрезвычайно редкие случаи столкновения вимпа с каким-нибудь земным атомом, физики строят специальные детекторы, расположенные глубоко под землей. Закапывать дорогостоящие установки, причем зачастую весьма значительного размера, необходимо для того, чтобы внутренностей детектора не достигали многочисленные высокоэнергетические частицы, которые пронизывают космическое пространство и могут приводить к появлению ложных сигналов.
Сами детекторы делятся на два типа: либо это емкости, заполненные сжиженными благородными газами, например, ксеноном или аргоном, либо же
Читать далее...