| | 10 мая 2013 | Новости науки и техники
Поиски таинственной темной материи уходят глубоко под землю
Новый этап «охоты» за таинственной темной материей, невидимой, но распространенной в больших количествах составной части нашей Вселенной, начался и идет полным ходом в подземной лаборатории, находящейся на глубине около 2.5 километров ниже поверхности Онтарио в Канаде. Проект, получивший название COUPP-60 (Chicagoland Observatory for Underground Particle Physics), представляет собой емкость, заполненную 60 литрами смеси очищенной воды и CF3I — пенообразующего компонента, обычно используемого в огнетушителях.
Температура и давление жидкости в емкости подобраны и стабилизированы таким образом, что она находится почти у точки кипения. Для начала кипения, т.е. до образования пузырьков пара жидкости, ей, жидкости, требуется передать извне лишь крошечное количество энергии. Именно эта энергия в очень редких случаях может быть передана при взаимодействии частиц темной материи с частицами обычной материи, что приведет к появлению пузырьков пара в жидкости. От воздействия нейтронов и других элементарных частиц, которые могут прибыть извне, емкость с жидкостью защищена бассейном, заполненным 26 500 литрами воды.
Как считают ученые, на долю таинственной темной материи приходится большая часть всего, что существует во Вселенной. И хотя она совершенно невидима, ее наличие можно обнаружить по ее гравитационным силам, которые, согласно имеющимся теориям, удерживают вместе составные части галактик и других массивных космических образований. Темная материя, вероятно, состоит из частиц экзотических типов, которые редко сталкиваются и слабо взаимодействуют с обычной материей. Таким образом, существует немалая вероятность того, что огромные количества частиц темной материи проходят сквозь атомы вашего тела, не затрагивая ничего на своем пути.
Но в очень редких случаях частицы темной материи должны столкнуться с частицами обычной материи, факт чего можно зарегистрировать датчиками эксперимента COUPP-60. «Нашей целью являлось создание самого высокочувствительного датчика, который смог бы «увидеть» сигналы от частиц, которых мы не знаем и природу которых мы еще не понимаем» — рассказал Хью Липпинкотт (Hugh Lippincott), ученый из Национальной лаборатории Ферми американского Министерства энергетики, специалисты которой занимались проектированием, изготовлением и установкой датчика эксперимента COUPP-60.
К сожалению, некоторые частицы «нетемной» материи проходят внутрь датчика, несмотря на наличие защитного водного слоя, что приводит к появлению пузырьков пара в жидкости датчика. Пока что исследователи дорабатывают невероятно сложные методы, которые позволяют отбросить ложные сигналы, которые регистрируются гораздо чаще, нежели сигналы от частиц темной материи. «События, источником которых являются частицы темной материи, происходят крайне редко, не чаще нескольких раз в год» — рассказывает Хью Липпинкотт.
За достаточно короткий промежуток времени работы датчика COUPP-60 было зарегистрировано несколько случаев появления пузырьков пара. Но только через некоторое время ученые смогут уверенно сказать, чем было вызвано их появление, темной материей или чем-то более приземленным.
Следует заметить, что эксперимент COUPP-60 является одним из ряда подземных экспериментов, охотящихся на темную материю. Среди других экспериментов можно выделить эксперимент XENON Dark Matter Project, проводимый в Италии, эксперимент LUX (Large Underground Xenon) в США, в Южной Дакоте, и эксперимент SuperCDMS (Cryogenic Dark Matter Search) в США, в Миннесоте. Помимо этого, на борту Международной Космической Станции функционирует датчик Alpha Magnetic Spectrometer, с помощью которого ученые так же надеются зарегистрировать неуловимые частицы темной материи. Оборудование всех датчиков постоянно обновляется и модернизируется, что делает их все более высокочувствительными и позволяет надеяться на скорое обнаружение темной материи, что позволит ученым объяснить некоторые загадки Вселенной.
