Темная материя потяжелела
Частицы, из которых состоит темная материя, тяжелее, чем считалось до сих пор
Возможное кольцо темной материи вокруг одного из скоплений галактик
ТЕКСТ: Григорий Колпаков
ФОТО: NASA, ESA, M. J. Jee and H. Ford et al. (Johns Hopkins Univ.)
Частицы, из которых состоит таинственная темная материя, намного тяжелее, чем считалось до сих пор. Этот факт почти одновременно, с разницей в два дня, установили сразу две команды астрофизиков.
Пользуясь разными статистическими подходами и вообще работая независимо, ученые пришли к одному и тому же выводу – нижний предел массы для этих частиц составляет 40 гигаэлектронвольт; иначе говоря, они как минимум в 44 раза тяжелей протона. Эта новость изрядно обескуражила физиков, занимающихся охотой на вимпы (wimp, сокращение от weakly interacting massive particles, то есть слабовзаимодействующие массивные частицы – очень гипотетические, но наиболее подходящие кандидаты на статус темной энергии) сразу на нескольких подземных детекторах, потому что 40 гигаэлектронвольт – это неожиданно много.
Между тем расчет минимальной массы был на удивление прост и напрямую связан с гамма-излучением, идущим от карликовых галактик, окружающих Млечный Путь.
Эти галактики буквально переполнены темной энергией, потому что иначе – одними лишь законами тяготения – объяснить движение их звезд не получается. Обе группы (как и все, кто ищет темную материю в космосе) исходили из того, что при столкновении частицы темной материи аннигилируют, превращаясь в каскад других частиц, в том числе фотонов с энергией в гамма-диапазоне. Оценив яркость гамма-излучения, идущую от центров карликовых галактик, где темная материя имеет обыкновение накапливаться, можно посчитать количество столкновений, вызвавших данную конкретную эмиссию гамма-фотонов, а зная это количество, можно оценить количество частиц темной энергии, находящихся в данной карликовой галактике. Если теперь разделить полную массу темной энергии, находящейся в галактике (а она известна из других наблюдений), на количество частиц, то можно и без суперкомпьютера назвать массу одной частицы.
Расчеты обеих групп дали один и тот же результат – уже упомянутые 40 гигаэлектронвольт.
Все, что легче, заявляют они, темной энергией быть не может.
Одна из групп, коллаборация, насчитывающая более ста человек и работающая с одним из инструментов космической гамма-обсерватории Ферми под названием Large Area Telescope (LAT), воспользовалась для расчетов его данными, накопленными за два года наблюдений за десятью карликовыми галактиками – спутниками Млечного Пути. Они вполне могли быть первыми, однако финишную ленточку на два дня раньше их порвали два физика-энтузиаста из Университета Брауна – Саввас Кушпиаппас и Алекс Джерингер-Сэмет.
Они ничего не мерили, ни в какие телескопы не заглядывали, а просто воспользовались данными того же телескопа LAT, вывешенными в интернете в открытом доступе.
Они применили в расчетах иную статистическую методику, в расчет брали не 10, а 7 галактик-сателлитов и использовали данные о них не за два года, а за три. Так или иначе, у них тоже получилось 40 гигаэлектронвольт, о чем они триумфально сообщили в последнем номере журнала Physical Review Letters.
Для людей, которые охотятся за вимпами с подземными детекторами наперевес, такая минимальная масса может означать полную катастрофу.
Особенно это касается детекторов CRESST II и DAMA, расположенных в Италии под горой Гран Сассо (которая, напомним, недавно прославилась на весь мир сообщением о сверхсветовых нейтрино) и детектора CoGeNT (установлен в США, на дне заброшенной железнорудной шахты в Миннесоте), коллаборации которых в этом году одна за другой объявили о намеках на регистрацию вимпов. Правда, масса этих вимпов-намеков, не набравших нужной статистической значимости, колебалась в пределах от семи до двадцати гигаэлектронвольт.
Человек, который ищет черную кошку не в той черной комнате, куда она могла бы попасть, и там хватающий кого-то за хвост, в конце концов получает за свои труды либо всеобщее осмеяние, либо, что намного реже, всеобщее признание в виде какой-нибудь премии типа Нобелевской. Сейчас надежда на премию у физиков-подземщиков явно пошла на убыль. Но, как заявляют многие оппоненты авторов
«великого минимума», их результат, несмотря на всю свою значимость, вовсе не означает смертного приговора вимпам-легковесам. Они напоминают, что если распад вимпов идет не так, как это было принято в расчетах обеих групп, если они распадаются на частицы, которые телескоп Ферми не в состоянии детектировать, если они двигались быстрей, когда Вселенная была юной и горячей, словом, если мы мало что понимаем в физике нашего мира (и это похоже на правду), то можно найти варианты, при которых частицы темной материи будут весить всего 10 гигаэлектронвольт.
Источник: gazeta.ru.
Рейтинг публикации:
|
