Темная материя, загадочное вещество, которое, по оценкам, составляет примерно более четверти массы Вселенной, имеет решающее значение для формирования галактик, звезд и даже жизни, но до сих пор ускользало от прямого наблюдения.
На недавнем симпозиуме Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, на котором присутствовало 190 ученых со всего мира, физики представили несколько анализов, которые участники интерпретировали как намек на существование частицы темной материи.
Вероятная масса будет примерно 30 миллиардов электрон-вольт, сказал организатор симпозиума Дэвид Клайн, профессор физики в Колледже литературы и науки Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и один из мировых экспертов по темной материи.
Физики, участвовавшие в мероприятии 26-28 февраля, пришли к единому мнению, что «имеется избыток доступных данных, который может быть связан с темной материей», - сказал Клайн.
«На этом симпозиуме было очевидно, что интерес к теории темной материи и, особенно, к ее обнаружению растет», - сказал Клайн, отметив, что существует несколько способов наблюдения темной материи, и что все они обсуждалось на встрече UCLA.
«Поскольку темная материя составляет основную часть массы галактик и играет важную роль в формировании галактик и звезд, она необходима для возникновения жизни во Вселенной и на Земле», - сказал Клайн.
Первое свидетельство существования темной материи было обнаружено в 1933 году с помощью телескопа Маунт-Вилсон недалеко от Лос-Анджелеса. Совсем недавно различные теоретические модели и усовершенствования детекторов позволили искать частицы темной материи на чрезвычайно чувствительных уровнях - одни из самых чувствительных измерений, сделанных учеными в мире.
Один из методов поиска включает в себя использование огромного количества темной материи в нашей галактике. Спутниковый телескоп Ферми НАСА, международное сотрудничество с участием НАСА, Центра космических полетов имени Годдарда и Национальной ускорительной лаборатории SLAC, ищет гамма-лучи - световые частицы очень высокой энергии - из этой темной материи.
Существуют модели темной материи, которые позволили бы сигналу в галактической темной материи соответствовать заявлениям на собрании и обеспечить малое взаимодействие, согласующееся с «нулевыми результатами» в прямых поисках темной материи по всему миру.
В США, Италии, Канаде и Китае планируются гораздо более крупные прямые детекторы темной материи (включая Xenon 3 Ton, LUX-ZEPLIN 7 Ton и DarkSide, которые будут весить пять тонн). По словам Клайна, эти более крупные детекторы потенциально могут обнаружить сигнал темной материи в ближайшие несколько лет.
Темная материя считается разновидностью массивной элементарной частицы, слабо взаимодействующей с обычной материей. Физики называют эти частицы вимпсами, слабо взаимодействующими массивными частицами, и считают, что они возникли в результате Большого взрыва. Считается, что вимпы постоянно распространяются через Солнечную систему и Землю.
Другой метод поиска - поиск взаимодействия вимпа с ядрами ксенона или аргона и другими ядрами (например, германия) в очень низкофоновых лабораториях глубоко под землей в Италии, США, Канаде, Китае и других странах. Хотя в этих экспериментах не было обнаружено сигнала вимпа выше 30 миллиардов электрон-вольт, «нет несовместимости с интересным превышением в данных FERMI», - сказал Клайн..
Открытие бозона Хиггса, получившего Нобелевскую премию по физике 2013 года, играет роль в поиске темной материи, сказал Клайн, добавив, что эта тема подробно обсуждалась на встрече. Он сказал, что темная материя может состоять из аксионов, вимпов или стерильных нейтрино, и все это обсуждалось на симпозиуме.
Симпозиум Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе по темной материи проводится каждые два года; это была 11-я такая встреча. Клайн сказал, что он и его коллеги надеются прояснить загадку темной материи на симпозиуме 2016 года.
Подробнее о конференции прошлой недели:
Именно на том же симпозиуме по темной материи в 1998 году две группы ученых сообщили, что Вселенная ускоряется, а также расширяется, открытие, которое Клайн назвал «одним из величайших открытий в истории науки».