Темная материя: скорее есть, чем нет

Установка, созданная для поиска следов темной материи, зарегистрировала сезонные изменения, схожие с теми, которые были обнаружены итальянцами более 10 лет назад. Это еще не доказательство наличия темной материи, но свидетельство в пользу ее существования.

Детектор CoGeNT (Coherent Germanium Neutrino Technology) представляет собой кремний-германиевый полупроводниковый диск размером с хоккейную шайбу и находится в бывшей шахте по добыче железной руды в штате Миннесота на глубине около 600 метров.

Сезонные изменения, зарегистрированные в ходе эксперимента с CoGeNT, совпадают с предсказаниями теоретиков в случае, если темная материя представляет собой вимпы, слабо взаимодействующие тяжелые частицы (WIMP, Weakly Interacting Massive Particles). Возможная масса вимпа, по оценками ученых, составляет от 6 до 10 МэВ (мегаэлектронвольт), что в десять раз больше массы протона.

“Мы не можем назвать это следом вимпа. Это только то, что можно было бы ожидать при их существовании”, - говорит Джуан Коллар (Juan Collar), профессор физики из Университета Чикаго, который возглавляет коллаборацию CoGeNT. Результаты экспериментов были представлены на рассмотрение в виде двух статей в Physical Review Letters и уже доступны на arxiv.org (Search for an Annual Modulation in a P-type Point Contact Germanium Dark Matter Detector и

A Realistic Assessment of the Sensitivity of XENON10 and XENON100 to Light-Mass WIMPs).

Как же связаны сезонные изменения и темная материя? Все дело в движении Земли вокруг Солнца и движении Солнца внутри нашей Галактики.

Солнце движется в плоскости Галактики на окраине одного из спиральных рукавов со скоростью 220 километров в секунду. Земля движется по орбите вокруг Солнца со скоростью 15 километров в секунду. В течение года мы движемся относительно Галактики то в ту же сторону, что и Солнце, и тогда скорости складываются, то в противоположную, и итоговая скорость Земли получается меньше. Изменения скорости движения относительно галактики и предположительно содержащейся в ней темной материи создает, по видимому, сезонные изменения в проявлении этой материи.

Похожие сезонные изменения зафиксировал и итальянский эксперимент DArk MAtter (DAMA). Но в ходе других экспериментов (например Xenon100) подобных изменений обнаружено не было. Чтобы подтвердить существование темной материи необходимы дальнейшие эксперименты.