Последние 100 лет физика переживает расцвет - тут тебе и квантовая механика, и теория относительности Эйнштейна, и космические объекты, каждый со своим излучением. Но на каждое открытие физики сталкиваются с новой проблемой. Некоторые решить удаётся, а на некоторые приходится закрывать глаза, иначе наша физика работать не будет...
Одна из таких проблем - тёмная материя.
Что это?
Когда астрофизики и космологи рассчитали скорость движения галактик теоретическую и практическую, то у них не сошлись результаты - галактики двигались друг относительно друга в разы быстрее того, как они должны были двигаться согласно теории относительности. Но если в главной формуле Эйнштейна ошибок не было, то тогда что-то влияло на массу галактик, заставляя те двигаться быстрее.
Этим веществом, которое не удаётся зарегистрировать ни одним из известных приборов, является тёмная материя. По подсчётам учёных, лишь 5% всей Вселенной - известная нам материя, состоящая из фундаментальных частиц под названием барионы - из них состоят планеты, звёзды, туманности, даже мы с вами.
Ещё 27% - тёмная материя - загадочная субстанция, влияющая на массу галактик и не взаимодействующая с электромагнитным излучением. Остальное же - тёмная энергия, субстанция ещё загадочнее тёмной материи, о которой мы поговорим в следующий раз. Сейчас же остановимся на тёмной материи.
И всё же, чем она отличается от обычного вещества?
1. Тёмная материя не принимает участие в электромагнитном взаимодействии - то есть не реагирует со светом, микро- и макроволнами. Она и не испускает никаких волн - именно поэтому мы и не можем её зарегистрировать.
2. Частицы тёмной материи очень массивные - в десятки раз больше масс протона и нейтрона. Кроме того, сама тёмная материя должна быть примерно одинаково распространена в галактике, а не скапливаться в одной точке
3. Подвержена гравитации - частицы тёмной материи способны притягиваться друг к другу. Кроме того, они должны быть очень медленными.
4. В остальном же тёмная материя напоминает по свойствам обычную, барионную. Но эти два вида материй никогда не сталкиваются.
Как найти тёмную материю?
К сожалению, современными способами - никак. Есть лишь гипотезы, в соответствии с которыми учёные пытаются найти вимпы - те самые загадочные частицы тёмной материи. Сегодня детекторы вимпов установлены по всему миру.
Принцип их работы прост: берётся благородный газ типа ксенона или аргона, который не взаимодействует ни с какими элементами. Затем вокруг цилиндра с этим газом возводятся барьеры, которые разными способами поглощают все-все частицы (нейтроны,гамма-кванты и т.д.), мешающие обнаружению вимпов. Если тёмная материя распространена по Вселенной равномерно, то рано или поздно атом ксенона столкнётся с вимпом - и прибор это покажет.
Обнаружена ли она?
Вроде как да. Начиная с 2012 года, постоянно растёт количество сигналов, полученных от детекторов тёмной материи. Но вот вопрос: а точно ли это она, если мы не знаем, как она выглядит?
Ещё учёные нашли галактику без тёмной материи. В отличие от большинства галактик, где тёмная материя преобладает, в галактике NGC 1052-DF2, находящейся в 65 миллионах световых лет от нас, загадочных частиц практически не наблюдается. Это ещё одна загадка, которую мы не можем объяснить, ведь мы уже начали строить теории, что тёмная материя помогает в формировании галактик - как тогда образовалась эта?
Буквально на днях пришли новые результаты по поиску тёмной материи из Западной Австралии: вимпы могут нести электрический заряд! Это известие очень сближает тёмную материю с обычной, ведь в стандартном представлении атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.
Зачем нам это всё?
И действительно: зачем обнаруживать тёмную материю? Хороший вопрос. Наверное, пользы по типу "пицца будет вкуснее и дешевле" нет. Но учёным будут доступны ответы на важнейшие вопросы происхождения Вселенной. Мы до сих пор не знаем, как тёмная материя помогает формировать галактики и какие силы привели к её возникновению. Возможно, мы придумаем, как взаимодействовать с ней, и тогда, возможно, когда-нибудь сможем использовать её во благо человеку!
Одним словом, посмотрим, что будет в будущем :)
Если вам понравился контент, не забудьте подписаться и поставить палец вверх! На моём канале можно найти много всего интересного: космос, физика, химия, нерешённые проблемы и загадки Вселенной и человечества, а также новые изобретения и технологии!