Главная тайна вселенной

я уверен
выражение темная материя знакомо каждому из вас
однако мало кто на самом деле понимает что именно скрывается под этим названием и
этой я сейчас не только о простых смертных
сами ученые
понятия не имеют что такое тёмная материя
на сегодняшний день в сша и европе тратятся миллионы долларов на установке которые вроде как должны помочь нам выяснить природу
этой загадочной субстанции
но вот что действительно странно
если мы не знаем что такое тёмная материя то откуда мы знаем как ее искать
так темная материя что же это за зверь такой
прежде чем говорить об этой таинственной штуки надо хотя бы понять откуда мы вообще узнали что она существует приведу очень простой пример
вот есть у нас спутник он вращается по орбите вокруг земли
если мы возьмем и
значительно увеличим его скорость гравитации земли больше не сможет удерживать его на орбите и это глыба улетит в открытый космос
если говорить о цифрах максимальная скорость вращения вокруг составляет 11 километров в секунду
если бы наша планета была в сто раз тяжелее то соответственно и
максимальная скорость была бы в 10 раз больше
то есть чем тяжелее объект тем быстрее вокруг него могут вращаться другие тела
именно так астрономы измеряют массы далеких галактик и их скоплений
чем собственно и занимался в
1933 году ни о чем не подозревающий американский астроном австрийского происхождения фриц цвикки
исследуя скорость единичных галактик в скоплениях он обнаружил что они в среднем движутся примерно в 100 раз быстрее чем а же далась
складывалось впечатление будто кроме той массы которые мы видим есть еще дополнительная
скрытая масса которая составляет галактики двигаться гораздо быстрее чем они должны были
именно тогда цвикки впервые и ввел термин темная материя для обозначения этой непонятной массы
в 30-х годах наука космосе только расправляла свои крылья поэтому на необъяснимые явления никто не обратил должного внимания
мало ли что там может быть позже в
1970 году два астронома вера рубин и кент ford более детально исследовали скорости вращения звёзд в галактике
андромеда их результат навсегда изменил картину современной астрофизики оказалось что звёзды в галактике
вращается слишком быстро чтобы их вращением можно было объяснить то есть в галактике
андромеда помимо звезд было еще какая-то масса которую мы по какой-то мистической причине
увидеть не могли и судя по скорости вращения
звезд эта масса должна быть в несколько раз больше чем масса всех звезд андромеды
вместе взятых позже оказалось что примерно такая же картина обстоит и с другими галактиками их массы
гораздо больше чем массы звезд из которых они состоят
уже тогда стало понятно что здесь что-то не так
в течение последующих десятков лет ученые пытались выяснить что же все-таки себя представляет эта загадочная
темная материя которую мы не видим но при этом чувствуем ее гравитация
были отсеяны множество различных кандидатов на эту роль и как один из вариантов
это мог быть какой-то загадочный газ или пай которые наполняют всё межзвездное пространство
но дело в том что эти вещества так или иначе
обладает излучением как ни крути если бы в галактиках было настолько много газа и пыли мы бы смогли это увидеть как на этой фотографии
показывающие излучение пыли да и потом газ и пыль кучкуются в основном где-нибудь в центре
галактик а как показывали наблюдения эта загадочная темная материя простиралась на много тысяч световых лет за ее пределы
образуя некое подобие голова
также был вариант что это просто очень холодные трупы умерших звезд которые настолько
маленькие слабые что мы их просто не виден белые карлики
нейтронные звезды или может даже черные дыры но и эта гипотеза была опровергнута
наблюдениями ведь если бы эти объекты существовали в таком огромном количестве во много раз больше чем самих звезд то мы бы замечали их в явлениях
называющихся
микролинзирования это когда какой-нибудь космический объект
перекрывает собой свет от звезды но за все время наблюдений таких событий оказалось слишком мало и эта гипотеза тоже была откинута
оставив вопрос открытым
единственный возможный вариант который оставался это предположить что эта материя состоит из более экзотических частиц
нежели наши привычные протоны и и true проблема в том что так как мы фактически никак не видим эти частицы
значит они не должны уметь взаимодействовать со светом они не должны ни поглощать не излучать его
из известных нам частиц таким возможным кандидатом
оказались nejtrino
действительно эти сверхлегкие частицы повсюду
буквально в эту самую секунду
сквозь вас пролетают миллиарды nejtrino когда-то рожденный в недрах солнца и вы даже не подозреваете об их существовании
эти частицы практически ни с чем не взаимодействуют не излучают и не
поглощают свет казалось бы все идеально подходит быть может то скрытая темная материя это просто огромное количество
nejtrino которых мы не видим но и тут не все так просто
хоть точная масса нейтрино нам неизвестно мы точно знаем что она не больше чем 1 10 миллионная от масса электрона
а это примерно в 100 раз меньше той необходимой массы которые нам нужно чтобы объяснить такое огромное
количество темной материи и так что же получается
это загадочное вещество точно не обычный газ из частиц типа протонов и нейтронов и на ней три на это тоже не похоже
что ж это такое чёрная дыра you побери
в рамках известной нам стандартной модели никаких других подходящих частиц не оказалось
единственная возможность это искать ответы выходя за ее рамки
есть два основных типа
экзотических кандидатов мы не знаем существуют ли в природе такие частицы но оба эти типа в случае если они существуют
могут вполне объяснить мистику темной материи первый тип это так называемый
wmp с английского слабо взаимодействующие массивные частицы
какие класс частиц которые возникают в так называемой теории
суперсимметрии в теории они в десятки раз тяжелее протонов и нейтронов и взаимодействует только посредством так называемого слабого
взаимодействия о котором я уже как-то рассказывал в своих выпусках для их обнаружения
учёные используют огромные резервуары с жидким ксеноном если w ай эм пи частицы существуют в виде
огромного облака по всей нашей галактике то за долгие месяцы наблюдения хотя бы несколько из них должны про и
взаимодействовать с ядрами ксенона в лаборатории и излучать свет который можно будет увидеть
однако пока никаких прямых результатах нет что очень сильно сужает поиск возможных параметров
например масс этих частиц другой тип частиц это аксионы тоже
гипотетические частицы которые предсказаны теории ядерных взаимодействий
эти частицы в отличие от предыдущих крайне легкие
миллиардные доли от массы электрона но теоретически их может быть очень-очень много
одна из свойств этих аксиомах в том что в очень сильных магнитных полях они могут
трансформироваться в фатоны частицы света и обратно
именно такой эффект помогает ученым
искать эти частицы
если взять небольшую камеру с огромным магнитным полем внутри и светить туда фотонами то если очень долго ждать
какие-то из фотонов могут превратиться в аксионы что мы обязательно заметен опять же пока прямых результатов эти
многомиллионные эксперименты не али
но как это обычно бывает в науке
отсутствие результата это тоже результат
за последние 40 лет мы поняли что никаким межзвёздным газом и пылью
никакими из известных нам частиц мы не можем объяснить наличие этой загадочной массы во вселенной
несмотря на это наблюдение и эксперимент и помогли нам за последние несколько лет закрыть возможность существования
огромных классов различных импов и аксио на подобных частиц значительно сузив круг поиска
если и будущие эксперименты не дадут никаких результатов то физика в очередной раз в своей истории встанет перед
колоссальной проблемой потому что окажется что при всей сложности и многообразии
физических частиц мы все ещё не знаем из чего состоят 85 процентов материи нашей вселенной