Мир замер в ожидании больших новостей о тёмной материи

Магнитный альфа-спектрометр (в центре), установленный на борту МКС, стоимостью около двух миллиардов долларов США является одним из самых дорогих научных инструментов

(фото NASA).

Согласно теории, тёмная материя − это форма материи, которая не испускает электромагнитного излучения и не взаимодействует с ним. Поэтому её невозможно наблюдать напрямую, но можно обнаружить её присутствие по гравитационным эффектам.

Считается, что эта субстанция пронизывает космическое пространство, образуя сеть галактических нитей, на пересечении которых располагаются скопления видимой материи в виде галактик.

В 2011 году на МКС был установлен магнитный альфа-спектрометр (AMS). Среди миссий этого необычного во всех отношениях прибора числится изучение состава космических лучей, поиск антиматерии и обнаружение тёмной материи.

Этот проект впервые был предложен ещё в 1990 году, и вот, наконец, исследователи готовы представить первые результаты работы аппарата. На конференции Американской ассоциации содействия развитию науке (AAAS) главный исполнитель исследований AMS лауреат Нобелевской премии Сэмюэл Тинг объявил, что соответствующая статья будет опубликована в одном из научных журналов в течение двух-трёх недель.

Согласно одной из теорий основу тёмной материи составляют массивные слабовзаимодействующие частицы − "вимпы". Поскольку они не вступают во взаимодействие с видимой материей, современные инструменты не могут их обнаружить. Но, как ожидается, магнитный альфа-спектрометр может засечь косвенные признаки присутствия неуловимых частиц, например, измеряя гамма-лучи, возникающие при их столкновении.

Семитонный прибор имеет специальный магнит, который изменяет траекторию полёта частиц, попавших в зону его действия. По характеру изгиба рассчитывается заряд частиц. Одновременно множество детекторов определяют их массу, скорость и энергию. Анализ всей полученной информации подсказывает учёным, с чем они имели дело. Так, за первые 18 месяцев работы AMS засёк около 25 миллиардов различных частиц, из которых почти 8 миллиардов оказались быстро движущимися электронами и их античастицами – позитронами.

Согласно теории, столкновение вимпов приводит к образованию целого потока электронов и позитронов. Поэтому лучшим доказательством этой версии станет регистрация ярко выраженных пиков с определённым соотношением этих двух частиц. При этом лавинообразный наплыв частиц должен периодически регистрироваться с разных сторон, так как тёмная материя должна быть распределена во Вселенной равномерно. Если же пиковые значения электронов и позитронов будут иметь одно и то же направление, это будет свидетельствовать об их рождении в ходе других астрофизических процессов, например, связанных с пульсарами.

Добавим, что помимо AMS в мире существует лишь два инструмента, которые заняты исследованием природы тёмной материи. Во-первых, это нейтринная обсерватория IceCube, расположенная на Южном полюсе. Она отлеживает субатомные частицы, известные как нейтрино. Они, по мнению физиков, появляются, когда тёмная материя проходит через Солнце и взаимодействуют с протонами.

Ещё одним оружием в руках учёных является Большой адронный коллайдер (LHC), расположенный в окрестностях Женевы. Этот мощнейший ускоритель элементарных частиц также может подсказать исследователям, каковы свойства таинственной субстанции.

Также по теме:
Физики предложили ловить тёмную материю с помощью мировой сети магнитометров
Детектор из золота и ДНК поможет доказать существование тёмной материи
Астрофизики установили происхождение космических лучей
В космосе обнаружен мост из тёмной материи 
Ученые-физики удерживали антиматерию рекордные 16 минут