Белые карлики - индикаторы темной материи

Две группы физиков из Великобритании и США провели расчеты взаимодействия частиц темной материи с веществом белых карликов и установили, что результатом этого взаимодействия должно стать некоторое повышение температуры звезд.

Результаты опытов по прямому наблюдению частиц темной материи пока не слишком радуют ученых. В конце прошлого года, напомним, пришло первое сообщение о возможной регистрации этих частиц в детекторах CDMS, но назвать эти данные строгим доказательством нельзя.

В то же время один эксперимент, проводимый коллаборацией DAMA, дал первые положительные результаты еще в 2000 году, а опубликованные совсем недавно последние данные (см. препринт на сайте arXiv) имеют достаточно высокую статистическую значимость. В этом эксперименте для регистрации возможного взаимодействия частиц темной материи с веществом используются сцинтилляционные детекторы на базе NaI(Tl), размещенные глубоко под землей. Теоретически летом частота регистрации должна повышаться, поскольку в этот период земля движется против «ветра» темной материи в нашей Галактике, и ученые отмечают сезонные вариации сигнала, в точности соответствующие теории.

Многие специалисты, однако, скептически относятся к результатам DAMA, замечая, что колебания сигнала могут быть вызваны какими-то другими факторами, а аналогичные эксперименты — тот же CDMS или британский ZEPLIN — не обнаруживают сезонных изменений. Объяснить причину этого несоответствия в 2001 году попытались Нил Уэйнер (Neal Weiner) и Дэвид Такер-Смит (David Tucker-Smith): они предположили, что DAMA регистрирует неупругое взаимодействие частиц «обычной» и темной материи (см. статью ученых в журнале Physical Review D). Сечение этого взаимодействия для йодида натрия в детекторе DAMA значительно превосходит сечение для германия и кремния, используемых, к примеру, в детекторе CDMS.

Авторы обсуждаемых работ рассматривали именно такую модель темной материи. По их расчетам, неупругое взаимодействие ее частиц с ядрами атомов белых карликов может, в отличие от упругого, оказывать заметное влияние на характеристики звезд и препятствовать понижению их температуры. «Если в области с высокой плотностью темной материи обнаружатся не холодные [3 000 К], а «теплые», с температурой в 6–7 тысяч градусов, белые карлики, можно предположить, что их подогревает именно темная материя, — говорит участник одного из исследований Дэн Хупер (Dan Hooper) из Национальной ускорительной лаборатории им. Ферми (США). — Вот вам и косвенное доказательство ее существования».

Обе группы предлагают искать такие необычные белые карлики, но физики из Великобритании советуют начать с шаровых звездных скоплений, а американцы — с центральных областей галактик, в которых плотность темной материи должна быть выше. Нилу Уэйнеру, как он сам говорит, больше нравится идея с центрами галактик, однако основную ценность этих работ он видит в другом. «Белые карлики, наверное, не слишком хорошо подходят для тестирования теорий, но они могут стать идеальными «датчиками» для будущих исследований структуры гало темной материи», — поясняет ученый.

Ученые: испытана передача энергии без проводов

Инженеры Массачусетского технологического института (США) спроектировали эффективную систему беспроводной передачи энергии, которая функционирует на значительных расстояниях и позволяет обслуживать сразу несколько потребителей.

«Мы постарались создать технологию передачи мощности от источника, который можно встроить в стену, к приемникам, удаленным на расстояния, сравнимые с размером обычной комнаты», — пояснил в интервью сайту PhysOrg.Сom один из авторов работы Андре Курс (André Kurs).

Система работает по известному принципу резонансной индуктивной связи. И источник, и приемники представляют собой катушки с собственными частотами резонанса в 6,5 МГц. Первый — четыре витка медной трубы — имеет диаметр 113 см и высоту 20 см, а вторые выполняются из 15,25 витка трубы меньшего сечения, достигая 18 см в высоту и 30 см в диаметре. Определенная в эксперименте добротность катушки источника составила 730 ± 50; обеспечить идентичность приемников авторам не удалось, и их добротности оказались равны 1 650 ± 100 и 1 850 ± 100.

При тестировании системы два приемника располагались с разных сторон источника на одинаковом удалении от него. Исследователи успешно передавали более 25 Вт мощности на расстояния свыше двух метров, причем эффективность системы увеличивалась в случае использования сразу двух приемных устройств. Этот эффект, как следует из рисунка, становился более заметен при увеличении расстояния.

«Теперь нам необходимо подумать над тем, как встраивать приемники в реальные устройства, и поработать над улучшением характеристик системы», — заключает г-н Курс.