В бескрайних просторах Антарктиды, где тысячелетние льды надежно хранят тайны глубин, ученые создали уникальный научный комплекс – нейтринную обсерваторию IceCube.
Главная задача этой установки неимоверно сложна и амбициозна – нужно уловить призрачные следы нейтрино, которые могут указывать на существование темной материи.
И вот прошло уже 10 лет после начала работы этой установки и давайте узнаем, что же удалось найти с помощью этой установки.
Темная материя и неуловимые нейтрино
Нейтрино – это сами по себе довольно неуловимые частицы. Они легкие, лишены какого-либо заряда и способны проникать через материю без какого-либо взаимодействия. Так, миллиарды таких вот частиц буквально каждую секунду проходят через нас с вами и не оставляют никакого следа.
При этом источниками этих невероятных нейтрино являются настоящие космические катаклизмы (сверхновые, процессы внутри звезд, и т.п.).
Изучение этих частиц должно открыть тайны самых далеких уголков Вселенной. Но наш с вами комплекс нацелен не только на изучение космических нейтрино. Ранее ученые выдвинули довольно любопытную теорию, согласно которой темная материя (которой, между прочим, куда больше чем привычной нам «нормальной» материи), состоит из так называемых WIMP (Weakly Interacting Massive Particles) – слабовзаимодействующих массивных частиц.
Далее было выдвинуто предположение, что эти частицы могут сталкиваться, попав в гравитационную «Ловушку», например, в ядро нашей родной планеты. При определенных условиях эти частицы аннигилируют, и в ходе этого процесса получаются нейтрино. И вот эти «темные нейтрино» и стали главной целью обсерватории IceCube.
Полноценно установка в Антарктиде стала работать в 2011 году, когда кубический километр чистейшего льда был буквально нашпигован сверхчувствительными датчиками.
При этом такая удаленность была выбрана не просто так. Ведь близость южного полюса и толща льда – это надежный щит от фонового излучения Земли. И это дает возможность регистрировать лишь слабые вспышки черенковского излучения – особого света, который возникает при редком взаимодействии нейтрино с льдом. Эти неуловимые вспышки, по сути, пока единственная возможность увидеть ту самую призрачную частицу.
И вот на протяжении десятилетия ученые изучали поток нейтрино, который поступал из центра нашей Земли.
Ведь предполагалось, что темная материя скапливается в ядре нашей планеты и аннигилирует. И вот это должно было породить избыточный поток нейтрино определенного типа и энергии.
Однако напряженная работа и анализ данных по методу Монте-Карло для учета естественного фонового излучения, по сути, ни к чему не привела и не установила никаких статистически значимых отклонений, которые бы можно было связать с аннигиляцией темной материи.
И на самом деле это не значит ровным счетом ничего. Ведь, вполне возможно, что темная материя в ядре планеты есть. Однако чтобы ее зарегистрировать, нужно пересмотреть модели и уточнить параметры ее возможных частиц. Возможно, эти частицы имеют массу или же параметры, которые выходят далеко за пределы текущих возможностей IceCube по обнаружению.
Поэтому ученые не считают, что десятилетие поисков прошло полностью безрезультатно. Ведь теперь ученые смогут отбросить ряд гипотез, которые не работают. Также ученые пришли к выводу, что нужно модернизировать комплекс и установить более мощные и чувствительные датчики.
Так что поиски темной материи продолжатся. И кто его знает, возможно, новый подход позволит, наконец, найти ту самую темную материю или же нет.