Что такое тёмная материя и почему мы до сих пор её не изучили

31 октября во всём мире отмечают День тёмной материи. Ещё этот день называют научным Хэллоуином. Тёмная материя — одна из самых популярных тем для изучения современных исследователей.

Мы решили выяснить, почему учёные до сих пор не раскрыли её тайны. Об этом нам рассказал кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник сектора плазменной астрофизики ИПФ РАН Евгений Деришев.


1.Что такое тёмная материя?

В прямом смысле слова — это вещество, которое не порождает собственного света. Первоначально предполагали, что темная материя состоит из очень тусклых и поэтому невидимых звезд, а также несветящегося межзвездного газа, либо очень холодного, либо очень разреженного. Сейчас доказано, что темная материя имеет иную природу и должна состоять из пока неизвестных частиц.

2. Кто выдвинул гипотезу существования тёмной материи?

Эволюция представлений о темном веществе продолжается уже более века, она происходит постепенно и совместными усилиями. Вряд ли при этом возможно указать на конкретного «отца» темной материи. Многие считают, что первый заметный вклад сделал в 30-е годы прошлого века Фриц Цвикки. Методы, которыми он пользовался, актуальны и сейчас. Полувеком позже Пибблс стал продвигать идею небарионной темной материи (что соответствует современным представлениям о ее природе).

3. Какие есть доказательства её существования?

Есть много свидетельств существования темной материи. Два основных — кривые вращения галактик (зависимость орбитальной скорости звезд от расстояния до центра галактики, этот аргумент известен уже около века) и флуктуации (случайные отклонения) температуры реликтового излучения. Они указывают на свойства звуковых волн в очень ранней Вселенной задолго до появления звезд и галактик, этот аргумент известен почти 20 лет и именно он заставляет признать, что темная материя принципиально отличается от всех известных нам веществ.

4. Какими методами учёные пытаются изучить её?

Разделим их на две группы. Можно измерять количество темной материи не вдаваясь в вопрос о его природе. Это делают астрономическими методами, в частности уже упомянутыми измерениями кривых вращения галактик и флуктуаций температуры реликтового излучения. А можно пытаться обнаружить частицы темной материи с помощью установленных на Земле специально сконструированных измерительных приборов. Второй подход пока не дал внятных результатов.

5. Почему до сих пор мы не можем узнать, что это такое?

Есть десятки гипотез о природе частиц, составляющих темную материю. Мало того, что они противоречат друг другу, так еще и предсказания свойств этих частиц дают разброс во много порядков даже в рамках одной гипотезы. Из-за этого при конструировании детекторов темной материи приходится рассчитывать на удачу — нужно угадать с гипотезой под которую конструируется прибор и надеяться, что его чувствительности будет достаточно.

Особняком стоят надежды на большой адронный коллайдер, где возможно обнаружить новые частицы, которые могли бы быть частицами темной материи. Пока положительных результатов нет.

Институт прикладной физики РАН

0

Сайт Светланы Анатольевны Коппел-Ковтун

Оставить комментарий

Содержимое данного поля является приватным и не предназначено для показа.

Простой текст

  • HTML-теги не обрабатываются и показываются как обычный текст
  • Строки и абзацы переносятся автоматически.
  • Адреса веб-страниц и email-адреса преобразовываются в ссылки автоматически.