Ученые ищут тёмную материю в недрах Земли
Темная материя – одна из величайших загадок астрофизики. С одной стороны, есть косвенные подтверждения её существования во вселенских масштабах (например, вращение галактик, гравитационное линзирование или флуктуации микроволнового фона Вселенной), а с другой – на микроуровне не удалось «поймать» ещё ни одну тёмную частицу.
Обычно подобный разброд означает, что наука зависла в точке бифуркации – в шаге от подтверждения или опровержения гипотезы. Где же искать тёмную материю? Команда исследователей нейтринной обсерватории IceCube утверждает – в центре Земли.
Аппаратура IceCube не позволяет обнаруживать тёмную материю напрямую, но она может замечать локальные эффекты, которые производят нейтрино. По одной из основных версий, тёмная материя состоит из массивных частиц, которые плотно взаимодействуют друг с другом и очень слабо – с частицами обычной материи. Эти слабо взаимодействующие массивные частицы, или WIMP ("вимпы"), могут скрываться в ядре Земли.
Как объясняют физики, если вимпы существуют – то при столкновении тёмной материи с массивным объектом, таким как планета или звезда, она должна хоть немного замедляться, в результате чего некоторые частицы неминуемо окажутся гравитационно захваченными внутри большого тела. Эти вимпы время от времени сталкивались бы с частицами обычной материи, вызывая аннигиляцию, производящую (по одному из предположений) нейтрино.
А значит – из центра Земли должен поступать избыток этих элементарных частиц обычной материи, который IceCube мог бы обнаружить. Но после изучения данных наблюдений IceCube за целое десятилетие команда учёных не нашла никаких доказательств избытка нейтрино на Земле. Учитывая параметры детекторов IceCube, это исключает существование вимпов с массой более 100 ГэВ (то есть около 100 масс протона).
Этот результат согласуется с другими исследованиями, которые также исключают существование частиц тёмной материи с большой массой. Теперь планируется модернизировать IceCube, чтобы повысить его чувствительность и проводить дальнейшие поиски следов тёмной материи, чьи частицы должны иметь гораздо меньшую массу. Если её не найдут – придётся искать другие гипотезы, объясняющие целый вагон гравитационных парадоксов во Вселенной.
Буквально пару недель назад другая команда физиков, используя совершенно иной метод – суперкриогенный поиск (основанный на Эффекте Мигдала) – тоже пыталась найти тёмную материю. Независимо от команды нейтринной обсерватории физики пришли к выводу, что частица тёмной материи должна быть не тяжелее одной пятой массы протона.
