А что оставшиеся 95%? Их составляют темная материя и темная энергия, природа которых по-прежнему неизвестна науке, но специалисты на протяжении многих лет ищут способы познать ее. Именно с целью поиска темной материи группа физиков из Техасского университета A&M разрабатывает сверхчувствительные детекторы.
«Поиски темной материи и энергии похожи на попытку описать слона, прикасаясь только к его хвосту, — поясняет руководитель группы, физик-экспериментатор Рупак Махапатра. — Мы чувствуем, что перед нами нечто огромное и сложное, но ухватываем лишь крошечную его часть».
Темная материя и темная энергия получили свои названия именно потому, что их состав неизвестен. Темная материя составляет около 27% энергетического баланса Вселенной и обеспечивает основную массу галактик и галактических скоплений, формируя их структуру в крупнейших масштабах. Темная энергия еще более доминирует — на нее приходится примерно 68%, и именно она заставляет Вселенную с ускорением расширяться. Проще говоря, темная материя удерживает космические структуры вместе, а темная энергия «растягивает» их.
Ни темная материя, ни темная энергия не излучают, не поглощают и не отражают свет, что делает их прямое наблюдение практически невозможным. Однако их гравитационное влияние отчетливо проявляется в движении галактик и формировании крупномасштабной структуры Вселенной.
Группа Махапатры создает детекторы на основе полупроводников с криогенными квантовыми сенсорами, способные регистрировать частицы, которые крайне редко взаимодействуют с обычной материей. «Сложность в том, что темная материя взаимодействует настолько слабо, что нам нужны детекторы, способные буквально услышать шепот в урагане. То есть, увидеть практически неуловимые события, которые могут происходить раз в год или даже раз в десятилетие», — говорит ученый.
Команда участвует в эксперименте TESSERACT — одном из ведущих мировых проектов по поиску темной материи. Техасский университет A&M входит в узкий круг учреждений, работающих над этим проектом. Кроме того, Махапатра уже 25 лет участвует в эксперименте SuperCDMS. В 2014 году он с коллегами представил метод ионизационного детектирования с использованием напряжения, который позволил изучить легкие вимпы — это одни из главных кандидатов на роль частиц темной материи.
«Ни один эксперимент не даст нам всех ответов, — подчеркивает Махапатра. — Нам нужно одновременно применить несколько разных методов, чтобы собрать полную картину». Ученый убежден, что обнаружение темной материи откроет новую главу в физике и может привести к технологиям, которые сегодня невозможно даже представить.
Ранее ученые нашли новый способ отследить легкую темную материю.