Темное вещество Вселенной будет зарегистрировано

[Булдаков Сергей]

Группа исследователей из Даремского университета (Англия), работавшая вместе с коллегами из Германии, Канады и Нидерландов, распространила заявление о том, что в течение ближайших двух лет так называемая «скрытая масса» Вселенной будет экспериментально зарегистрирована.

Согласно теории, лишь 15% всей массы нашей Вселенной составляют звезды и планеты, в то время как оставшиеся 85% приходятся на долю таинственной материи, которая не испускает излучения достаточной для наблюдения интенсивности, но оказывает гравитационное влияние на излучение отдаленных галактик. Неудивительно, что вопросы состава и природы возникновения этого вещества до сих пор вызывают ожесточенные споры.

Британские ученые решили применить комплексный подход. Они провели масштабное компьютерное моделирование, в котором учитывались все полученные на сегодня достоверные данные о темном веществе. Вычисления заняли около 3,5 млн часов машинного времени, и в результате была получена карта плотности распределения этого вещества. Предполагается, что в некоторых областях она столь велика, что частицы сталкиваются друг с другом с испусканием гамма-излучения. «Расчеты наконец-то позволяют нам оценить распределение скрытой массы около Солнца — там, где у нас есть шанс зарегистрировать ее излучение», — уверен профессор Саймон Уайт (Simon White), директор Института астрофизики имени Макса Планка (Германия).

Для детектирования потока гамма-частиц предполагается использовать орбитальный телескоп имени Энрико Ферми, запущенный НАСА в июне этого года. «Нами был разработан детальный план по нахождению темного вещества, — говорит профессор Карлос Френк (Carlos Frenk) из Дарема. — Мы знаем, что и где искать. Загадка, десятилетиями занимавшая умы космологов, скоро будет разгадана. Через два года, не больше».

Заметим, что на Земле частицы темного вещества также еще не были зарегистрированы, хотя результаты отдельных экспериментов на Теватроне дают повод говорить об этом. Теоретически предоставить доказательства их существования может и Большой адронный коллайдер.

[Булдаков Сергей]

Учёные как никогда близки к разгадке тайны тёмной материи

Учёные говорят, что поиски таинственного вещества, составляющего большую часть Вселенной, скоро могут прийти к завершению.
Массивная компьютерная имитация продемонстрировала эволюцию галактики подобной Млечному Пути, и аналитики смогли `увидеть` гамма-лучи, испускаемые тёмной материей. Предполагается, что тёмная материя составляет 85 процентов массы Вселенной, но остаётся невидимой для телескопов, с тех пор как учёные пришли к выводу о её существовании из гравитационного эффекта более 75 лет назад. Если вычисления правильны, исследование сможет помочь телескопу Fermi НАСА в поисках тёмной материи и открыть новую главу в нашем понимании Вселенной.
Ассоциация учёных под названием Virgo Consortium вела наблюдения гало тёмной материи – структуры, окружающие галактики – масса которых в триллионы раз превышает массу Солнца. Компьютерные модели показали, как развивалось гало галактик через серию неистовых столкновений и слияний между скоплениями тёмной материи, которые возникли в результате Большого Взрыва.
Исследователи выяснили, что гамма-лучи, производимые в результате столкновения частиц в области повышенной концентрации тёмной материи легче всего определить там, где Млечный Путь наиболее близок к Солнцу, в прямом направлении к центру галактики.
По их предположениям телескоп Fermi должен исследовать именно ту часть галактики, которую они спрогнозировали, там гамма-лучи тёмной материи должны будут светиться ‘плавно изменяющимся характерным спектром’.
Если Fermi определит спрогнозированное излучение от гладкого внутреннего гало Млечного Пути, команда исследователей надеется, что он сможет увидеть скопления тёмной материи, лежащие очень близко к Солнцу, которые ранее не удавалось распознать.
В исследованиях задёйствованы учёные из Института астрофизики им. Макса Планка в Германии, Института вычислительной космологии в Даремском университете, Великобритания, Университета Виктории в Канаде, Массачусетского университета в США и Университета Гронингена, Нидерланды.
Профессор Карлос Френк, руководитель Института вычислительной космологии в Даремском университете, заявил: ``Решение загадки тёмной материи станет одним из величайших научных достижений нашего времени.
Поиски тёмной материи доминировали в космологии на протяжении многих десятилетий. Скоро они могут закончиться`.


www.federalspace.ru

[LeonidOS]

Ученые, исследовавшие сверхскопление галактик Пуля (Bullet Cluster), не смогли обнаружить никаких доказательств наличия в нем антивещества. Впрочем, отрицательный результат тоже результат: очевидно, что в будущем границы поиска будут существенно расширены.
Существование антивещества доказано довольно давно. В экспериментах уже наблюдались античастицы практически всех известных частиц, а в 1995 году в Европейском центре ядерных исследований был синтезирован атом антиводорода. Однако проблема нахождения «изначального» антивещества не решена до сих пор. Согласно теории, в первые моменты после Большого взрыва во Вселенной существовали частицы как вещества, так и антивещества (вторых было несколько меньше). Аннигиляция частиц привела к тому, что в пределах так называемой Местной Вселенной (в нее входят звезды и галактики, расположенные в радиусе 500 млн световых лет от Земли) антивещества не осталось — оно могло сохраниться только в более отдаленных областях.
Ученые из университета штата Огайо (Колумбус, США), руководимые Гэри Стейгманом (Gary Steigman), одними из первых решили исследовать сверхскопление галактик на предмет обнаружения антивещества. Они руководствовались предположением о том, что в момент образования Вселенной области с преобладанием вещества и, соответственно, антивещества могли каким-то образом отделиться друг от друга. Как предсказывает инфляционная модель, эти области были бы разнесены на большое расстояние, которое продолжает увеличиваться в ходе расширения Вселенной. «Конечно, в таком случае они могут быть настолько удалены друг от друга, что мы никогда не зарегистрируем их столкновение, — говорит Стейгман. — С другой стороны, расстояние между ними может быть сравнимо с расстояниями между скоплениями галактик, и это представляет значительно больший интерес». При столкновениях скоплений должна произойти аннигиляция частиц с испусканием гамма-излучения, которое и надеялись обнаружить исследователи.
В качестве объекта исследования ученые выбрали сверхскопление галактик Пуля, расположенное на расстоянии 3,8 млрд световых лет от Земли; данные для анализа были предоставлены Космической рентгеновской обсерваторией «Чандра» и Гамма-обсерваторией имени Комптона. К сожалению, положительного результата работа не принесла: никакого гамма-излучения зарегистрировано не было. Гэри Стейгман, однако, сумел сохранить оптимизм: «Это лишь означает, что нам нужно значительно увеличить масштабы поисковых работ — как по расстояниям, так и по массе. Если области антивещества и существуют во Вселенной, они должны располагаться на большем удалении друг от друга, чем скопления, образовавшие сверхскопление Пуля». Заметим, что изначально их разделяло «всего» 65 млн световых лет.

http://science.compulenta.ru

[Булдаков Сергей]

Физики придумали новый способ поиска темной материи

Ученые из нескольких американских институтов разработали детектор частиц темной материи, который, по словам авторов, намного превосходит существующие приборы по эффективности. Изобретение физиков коротко описано в пресс-релизе на сайте Массачусетского технологического института. Более подробную характеристику можно найти в статье на сайте arXiv.org.
Темная материя - это загадочная субстанция, которая участвует в гравитационном, но не участвует в электромагнитном взаимодействии. Ее существование было теоретически предсказано для того, чтобы объяснить "недостаток" массы во Вселенной. До настоящего времени астрономам не удалось получить экспериментальных доказательств, которые бы однозначно подтверждали существование "необычной" материи.
Считается, что основными частицами, составляющими темную материю, являются вимпы (слабовзаимодействующие массивные частицы; термин пока не устоялся в русскоязычной литературе и образован от английской аббревиатуры WIMP - Weakly Interacting Massive Particle). Вимпы можно фиксировать непосредственно, используя специальные детекторы. Обычно они находятся на значительной глубине: земля поглощает большую часть частиц "обычной" материи, которые создают сильный фон.
Детектор должен фиксировать вспышки света, возникающие при столкновении вимпов с другими частицами. Фотоэлектронные умножители позволяют многократно усилить слабый сигнал и "засечь" одиночное столкновение.
Несмотря на защитный "земляной" экран, детекторы фиксируют значительно больше столкновений с участием "обычных" частиц, чем столкновений, в которые вовлечены вимпы. На одно столкновение вимпа приходится в среднем 1х1019 "обычных" столкновений. Авторы данного исследования утверждают, что им удалось преодолеть эту трудность. Новый детектор является комбинацией двух типов детекторов. Один регистрирует столкновения между нейтронами (частицы, "ответственные" за большую часть фона), а другой - столкновения, в которых участвуют частицы темной материи. В том случае, если столкновение регистрируется одновременно двумя детекторами - скорее всего, это "неинтересное" событие. Если же нейтронный детектор молчит, а второй детектор регистрирует вспышку - велика вероятность, что она вызвана присутствием вимпа.
Сейчас разработанный учеными детектор проходит проверку в Национальной лаборатории в Лос-Аламосе. Затем (если проверка пройдет успешно) его перевезут в одну из подземных лабораторий, где детектор начнет поиски темной материи.

www.lenta.ru

[LeonidOS]

Ученым удалось получить косвенные доказательства существования аксионов - элементарных частиц, являющихся одними из кандидатов на роль частиц загадочной темной материи, сообщает New Scientist. В настоящее время работа исследователей нигде не опубликована, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org.
В рамках исследования астрономы изучали светимость более 6000 белых карликов. Эти объекты образуются из красных гигантов после прекращения в них процесса превращения водорода в гелий. Свечение карликов обусловлено постепенным остыванием звездных останков.
Исследователям удалось установить, что введение в теорию излучения этих объектов гипотетических частиц аксионов позволяет заметно улучшить согласование теоретических предсказаний с фактическими данными о светимости. По мнению ученых, данный факт может расцениваться как косвенное доказательство существования этих частиц.
Впервые аксионы появились в теоретической физике в 70-х годах прошлого века. Они были введены для объяснения спонтанного нарушения CP-симметрии в квантовой хромодинамике. Напомним, что Нобелевская премия по физике в 2008 году была присуждена за достижения в тематике, близкой к данной: обнаружение нарушения симметрии электрослабого взаимодействия и объяснения его механизмов.

www.lenta.ru

[Булдаков Сергей]

Российские ученые запланировали изучение темной энергии на 2012 год

Российские ученые планируют в 2012 году запустить орбитальную рентгеновскую обсерваторию для изучения свойств темной энергии, сообщает "Интерфакс" со ссылкой на ведущего научного сотрудника Института космических исследований Алексея Вихлинина.
Новый прибор получил название "Спектр-РГ" (полное название - "Спектр-Рентген-Гамма"). Его разработка была поручена сотрудникам НПО имени Лавочкина, уточняет портал Infox.ru. Комплекс научной аппаратуры будет создан в Институте космических исследований. Рентгеновский телескоп для орбитальной обсерватории должны сконструировать специалисты Федерального ядерного центра в Сарове. Разработка "Спектра-РГ" включена в Федеральную космическую программу России на 2006—2015 годы.
Предполагается, что телескоп орбитальной обсерватории изучит все видимое с Земли небо в гамма- и рентгеновском спектральном диапазонах приблизительно за пять лет. Помимо поисков темной энергии "Спектр-РГ" будет изучать нейтронные и сверхновые звезды, гамма-всплески, а также сверхмассивные черные дыры.
По словам Вихлинина, российская орбитальная обсерватория позволит "открыть и измерить параметры всех существующих во Вселенной скоплений галактик". Полученные данные должны помочь ученым в исследовании загадочной темной энергии. Вихлинин считает, что с пониманием природы этого явления станет возможным доказательство существования пятого измерения. Привычный нам мир "содержит" три пространственных и одно временное измерение.
Понятие темной энергии появилось в 90-х годах прошлого века. Гипотетическая форма энергии "отвечает" за наблюдаемое ускорение галактик во Вселенной. Темная энергия создает отрицательное давление, и оно мешает разбегающимся после Большого Взрыва космическим объектам замедляться.
К настоящему моменту различные группы исследователей получили немалое количество данных, как доказывающих, так и опровергающих существование темной энергии.

www.lenta.ru

[Бангладеш]

Доказательств существования темной энергии во вселенной стало больше

Едва ли можно удивляться тому, что субстанция, называемая темной энергией, трудно поддается изучению. Тем не менее она очень важна. Если эта энергия вообще существует, то занимает порядка трех четвертей всей вселенной. А если ее нет, то существующие теории физики должны быть пересмотрены.

Последнее доказательство того, что темная энергия действительно существует, было представлено 16 декабря Алексеем Вихлининым и его коллегами из Смитсонианской астрофизической обсерватории в Кембридже, штат Массачусетс. С помощью орбитального рентгеновского телескопа Chandra они изучали то, каким образом растут кластеры галактик. И обнаружили, что этот рост сдерживается в точности так, как следует из теории темной энергии.

Идея существования темной энергии была выдвинута 10 лет назад для того, чтобы объяснить, почему расширение вселенной, начавшееся с «большого взрыва», похоже, ускоряется, а не замедляется. Это неожиданное открытие было сделано в результате изучения сверхновых звезд. Было обнаружено, что их видимая яркость (и, следовательно, расстояние до них) противоречит ранее принятой теории. Темная энергия вызывает упомянутое выше ускорение, «распирая» космическое пространство и изменяя тем самым расстояния до сверхновых звезд.

Теория темной энергии дает хорошее объяснение еще одному любопытному факту. С точки зрения геометрии космическое пространство плоское. Для того чтобы оно оставалось таким, а не становилось со временем все более и более криволинейным, все содержащееся в нем количество материи и энергии должно иметь некоторую конкретную «критическую» плотность. Без темной энергии, необходимой для объяснения ускорения, вселенная имела бы только четверть требуемой плотности. Поэтому отрадно то, что результаты исследования д-ра Вихлинина согласуются с этой теорией: «распирание» космического пространства темной энергией затрудняет рост галактических кластеров по сравнению с тем, как это происходило бы, если бы ее не существовало.

Однако доказательство существования темной энергии ненамного приближает физиков к пониманию ее сущности. Наиболее распространенное объяснение связывает ее с так называемой космологической константой - одним из пока что не подтвержденных наблюдениями следствий общей теории относительности. Однако эта теория предсказывает существование гораздо более мощной силы, чем та, которую мы наблюдаем. Таким образом, правда заключается в том, что физики до сих пор пребывают во тьме.

© 2008 The Economist Newspaper Limited. Все права защищены.
15 января 2009г.

http://magazine.rbc.ru/economist/15/01/ ... html?print