Темная материя немного прояснилась

Темное вещество не наблюдается, но его присутствие может быть установлено из его гравитационного взаимодействия с видимым веществом. Термин «темное вещество», «темная материя» появился в науке для объяснения того, что массы видимого вещества явно недостаточно, чтобы удерживать звезды вместе. Скорость движения звезд в галактиках так высока, что не будь какой-то дополнительной массы, звезды разлетелись бы в разные стороны. По оценкам ученых, во Вселенной 95% вещества – темная материя.

Ученые из Кембриджского института астрономии смогли (по их утверждению) вписать первые количественные показатели в характеристики темной материи, сообщает «Би-Би-Си». До сих пор о темной материи ученые достоверно знали только одно, говорят авторы исследования, – то, что она существует.

Кембриджские астрономы использовали самые большие в мире телескопы, в том числе и очень большой телескоп – VLT (Very Large Telescope) в Чили. После 7 тыс. измерений они уточнили 3D-карты галактик, а также движение их звезд для того, чтобы максимально точно выявить гравитационное воздействие темного вещества. Из картины распределения темной материи ученые сделали необычный вывод: частицы темной материи перемещаются со скоростью не меньше 9 км/с.

Профессор Джерри Гилмор из Кембриджа говорит: «Распределение темного вещества, полученное в результате наших исследований, не имеет отношения ко всему, что вы могли прочесть в литературе до сих пор».

«Это первые данные о темной материи, которыми мы можем располагать. Помимо ее существования», – говорит Гилмор.

Текущая теория предполагает, что скорость движения частиц должна составлять миллиметры в секунду, и они чрезвычайно холодны. Англичане установили, что это не так.

На данный момент наиболее подходящими кандидатами на роль элементов, из которых состоит темная материя, являются частицы с массой от 50 до 100 масс протона под названием WIMP (weakly interacting massive particles – слабо взаимодействующие массивные частицы). Предполагается, что это – реликтовые частицы, сохранившиеся с момента Большого взрыва.

Эдвард Колб из Института Энрико Ферми в Чикаго считает, что темная материя состоит из других частиц – вимпзилл (Wimpzilla), которые в 10 млрд раз тяжелее WIMP-частиц.

Исследования британцев принесли еще один неожиданный результат. Они смогли «взвесить» нашу Галактику. Млечный путь оказался тяжелее, чем считали раньше, и тяжелее туманности Андромеды – галактики, считавшейся самой массивной в нашей галактической округе.

Ученые из Европы и США уже пытаются уловить эти частицы с помощью специальных детекторов. Считается, что группа, обнаружившая частицы темной материи, автоматически кладет себе в карман Нобелевскую премию. Сделать это очень непросто: к примеру, чтобы увериться в том, что произошло именно взаимодействие WIMP с веществом детектора, нужно экранировать детектор от всех возможных шумов. Инженерам приходится учитывать даже ту радиацию, которая содержится в телах сотрудников.

В апреле 2003 года британские ученые запустили Boulby Underground Laboratory – лабораторию стоимостью более 3 млн фунтов стерлингов, оборудованную в рабочей солевой шахте побережья Северного Йоркшира на глубине более 1100 м. А физики из Колумбийского университета продолжают эксперимент с ксеноновым детектором. В проектной мощности детектор заполнят тонной жидкого ксенона, однако пока эксперименты идут с меньшим количеством инертного газа.

Несмотря на все усилия и вложенные средства, WIMP поймать пока не удалось.

Теперь кембриджские астрономы ждут лета 2007 года, когда в Европе запустят новый гигантский ускоритель частиц. Исследования на этом суперколлайдере дадут новые данные, которые могут пролить свет на частицы темного вещества. Так что поиски темного вещества – это одно из самых ярких доказательств объединения космологии и физики элементарных частиц, самых больших и самых маленьких тел во Вселенной.