Вселенная состоит из атомов и частиц — и многого другого, что еще предстоит обнаружить. Мы можем только предполагать существование этой неизвестной материи и энергии.
"Мы знаем это приложение. 5%. Вселенной состоит из известной материи, из которой мы все сделаны.
Остальное неизвестно. Эта неизвестная материя называется темной материей, и мы считаем, что она находится повсюду вокруг нас, в том числе здесь, на Земле », — объясняет Крис Куварис, доцент Центра космологии и феноменологии физики элементарных частиц (CP3-Origins), факультет физики и химии. и фармацевтика, Университет Южной Дании.
Он и его коллега из CP3-Origins, постдок Иэн Шумейкер, теперь предлагают новый способ обнаружения существования неуловимой темной материи.
Космический шум — проблема
За последние годы физики разместили детекторы на подземных объектах. километр или более для обнаружения темной материи. Идея состоит в том, что темную материю легче обнаружить в глубоких местах, потому что там меньше шума от космического или земного излучения, которое потенциально может перекрыть сигнал темной материи.
Такой подход к обнаружению темной материи имеет смысл при условии, что темная материя лишь немного взаимодействует с атомами, уходя под землю. Научный термин для этого состоит в том, что темная материя слабо взаимодействует с окружающей средой.
"Но мы не знаем, так ли слабо взаимодействует темная материя.
В принципе, частицы темной материи могут терять энергию, путешествуя под землей, прежде чем попадут в детектор, из-за взаимодействия с обычными атомами. И в этом случае у них может не хватить энергии для срабатывания детектора, когда они прибудут туда », — говорит Крис Куварис.
Сигналы хорошие 12 часов в сутки
В своей новой исследовательской работе он и Шумейкер изучают возможность того, что темная материя действительно может существенно взаимодействовать с атомами.
Они утверждают, что в зависимости от свойств частиц темной материи глубоко расположенные детекторы могут быть слепыми, потому что частицы могли потерять большую часть своей энергии, не достигнув детектора.
«В таком случае было бы разумнее искать сигналы темной материи на поверхности Земли или в мелких участках», — утверждает Куварис.
Размещение детектора на мелководье или на поверхности обеспечивает небольшие потери энергии для частиц темной материи, но также означает значительное увеличение фонового шума. В конце концов, это была причина, по которой детекторы были размещены в глубоких местах.
Чтобы преодолеть эту проблему, Куварис и Шумейкер предлагают — вместо того, чтобы пытаться обнаружить одиночное столкновение частицы темной материи с детектором — искать сигнал, который периодически меняется в течение дня.
Поскольку частицы темной материи приближаются к детектору с разных направлений, по мере вращения Земли поток частиц, достигающих детектора, может изменяться. Это вызывает сигнал, который перейдет от максимума к минимуму через 12 часов и снова вернется к максимальному значению еще через 12 часов.
Такой рисунок сделает сигналы от темной материи отчетливыми, даже если детекторы также улавливают космический шум.
«Лучшее место для наблюдения такого сигнала модуляции — это места в южном полушарии с широтой около 40 градусов, такие как Аргентина, Чили и Новая Зеландия», — говорит Крис Куварис.
Что такое темная материя и темная энергия?
27%.
Вселенная состоит из темной материи. Считается, что темная материя является «клеем», скрепляющим галактики. Никто не знает, что такое темная материя на самом деле.
5%.
Вселенной состоит из известной материи, такой как атомы и субатомные частицы.
Считается, что остальная часть Вселенной состоит из темной энергии.
Считается, что темная энергия заставляет Вселенную расширяться.