Несмотря на то, что она составляет 85% от общей массы Вселенной, темная материя остается неуловимой для прямого обнаружения. Новое исследование предлагает уникальный способ ее поиска, используя атмосферу Земли в качестве гигантского детектора частиц темной материи, летящих по воздуху, как метеоры.
Считается, что темная материя пронизывает космос, окружая всех нас прямо в эту секунду. Так почему же мы не можем ее найти? Потому что она невидима — не излучает, не поглощает и не отражает свет и очень редко взаимодействует с обычной материей. Это может показаться слишком удобным объяснением, но ученые уверены, что темная материя существует.
Хотя это никогда не было подтверждено экспериментально, темная материя, кажется, дает о себе знать благодаря своему гравитационному влиянию на звезды, галактики и скопления, движения и эволюция которых не имеют смысла без нее. Обнаружение темной материи станет одним из самых важных научных прорывов всех времен, поэтому неудивительно, что она является предметом множества экспериментов.
Одна из проблем заключается в том, что темная материя обладает широким спектром потенциальных свойств, включая разные массы, энергии и взаимодействия. Таким образом, физики ищут темную материю, разрабатывая ряд различных экспериментов, которые ищут сигналы на основе определенных свойств, которыми она может обладать или не обладать.
Новое исследование, проведенное учеными из Университета штата Огайо, использует уникальный подход. Команда предполагает, что если частицы темной материи имеют большие массы, они могут иногда проникать в атмосферу Земли, как метеоры, и, возможно, оставлять обнаруживаемые следы.
Когда метеоры пролетают по небу, они оставляют после себя хвосты излучения, которые производят свободные электроны. Эти «ионизационные отложения» отражают электромагнитные волны, излучаемые радиолокационными приборами, что позволяет им обнаруживать метеоры, проходящие по воздуху. Команда нового исследования говорит, что частицы темной материи будут производить похожие, но разные сигналы.
Исследователи описали, как могут выглядеть эти метеоры темной материи, и предположили, что тщательный анализ этих радиолокационных сигналов может показать, все ли они метеоры или некоторые из них на самом деле являются частицами темной материи, скрывающимися на виду. По сути, это превращает всю атмосферу планеты в один гигантский детектор темной материи.
Одна из ключевых особенностей нового предложенного метода заключается в том, что он будет охотиться на тип темной материи, который часто упускается из виду. Частицы темной материи могут быть очень легкими и быть повсюду, или они могут иметь огромные массы и быть относительно редкими. Большинство экспериментов направлено на поиск первых, как правило, в крупных объектах глубоко под землей, свободных от фонового шума. Но если частицы имеют большую массу, они могут не попасть в эти детекторы, что может объяснить отсутствие положительных результатов на протяжении десятилетий. Таким образом, новый метод может расширить поиск и может быть использован в других экспериментах для перекрестной проверки любых потенциальных обнаружений, которые они могут обнаружить.