Концепция тёмного вещества хорошо подходит для объяснения целого ряда космологических явлений: например, вращения галактик, их движения в небольших группах и скоплениях. Однако несмотря на то, что тёмная материя остаётся одной из лучших гипотез в своей области, достоверных доказательств её существования нет. Остаётся только «поймать» эти частицы – для этого используется два основных подхода.
Астрофизический подход
Учёные предполагают, что частицы тёмного вещества аннигилируют между собой. В результате этого явления образуются фотоны, кванты электромагнитного излучения и пары частиц-античастиц. Поэтому в исследованиях тёмной материи ищут не только ее частицы, но и продукты их аннигиляции.
Ценную информацию могут дать необъяснимые другими способами явления. К примеру:
- Определенное содержание позитронов в космических лучах.
- Активное гамма-излучение в местах предполагаемых скоплений антиматерии.
Согласно одной из гипотез, высокая концентрация тёмного вещества может наблюдаться в центрах галактик, где плотность любых частиц больше, чем на периферии.
Недостаток астрофизического подхода – неоднозначная интерпретация сигналов. Гораздо более надежным доказательством существования античастиц будет «словить» их в лаборатории.
Лабораторный подход
Главная причина, почему тёмное вещество можно поймать и изучить на Земле – в нашей галактике (и в других уголках Вселенной за редким исключением) материя и антиматерия хорошо перемешаны. Там, где есть вещество, есть и тёмное вещество – но их соотношение в разных областях галактик меняется.
Например, наша Солнечная система расположена в центральной части, где частиц много. Антиматерия здесь тоже есть, но в меньшем количестве, чем обычное вещество, а преобладать она начинает только на периферии галактики.
Тем не менее, тёмная материя есть и в нашей части Млечного Пути – ее частицы пролетают сквозь Землю на огромной скорости (сотни километров в секунду) и практически не взаимодействуют с веществом. Отчасти это неблагоприятно для исследований, ведь античастицы трудно поймать. С другой стороны, их легко отделить от обычных с помощью экранов и фильтров – остается только дождаться, когда тёмная материя попадёт в прибор.
Сейчас запущены десятки экспериментов по «поимке» загадочной антиматерии. До сих пор они не дали конкретных результатов – не только из-за сложности опытов, но и из-за их длительности. Дело в том, что в разные времена года Земля пересекает потоки античастиц под разным углом – эти изменения необходимо фиксировать, прогнозировать, а для этого потребуется не один год.