Вчені звузили діапазон пошуку темної матерії

14 / 11 / 2022 06:57, автор: Анатолій Колесник
Вчені звузили діапазон пошуку темної матерії - фото
Частина експериментальної апаратури в лабораторії в Берні з аспірантом Іво Шультесом. Credit: F. Piegsa

За допомогою високоточного експерименту міжнародній дослідницькій групі вдалося значно звузити рамки припущення про існування темної матерії.

Про це розповідають в Бернському університеті, передають OstanniPodii.com.

Космологічні спостереження за орбітами зірок і галактик дають змогу зробити чіткі висновки про сили гравітації, що діють між небесними тілами. Але з цього виходить висновок, що вражає: видимої матерії далеко не достатньо для того, щоб пояснити розвиток або рух галактик. Це говорить про існування іншого, досі невідомого типу матерії. У 1933 році швейцарський фізик й астроном Фріц Цвіккі припустив існування того, що зараз відомо як темна матерія. Темна матерія — це передбачувана форма матерії, яку не видно безпосередньо, але яка взаємодіє з нею за допомогою гравітації, і складається з приблизно в п′ять разів більшої маси, ніж матерія, з якою ми знайомі.

Нещодавно, після проведення точного експерименту, розробленого в Центрі фундаментальної фізики імені Альберта Ейнштейна (AEC) при Бернському університеті, міжнародній дослідницькій групі вдалося значно звузити рамки існування темної матерії. AEC, що налічує понад 100 членів, є однією з провідних міжнародних дослідницьких організацій у галузі фізики елементарних частинок. Результати роботи групи під керівництвом Берна були опубліковані в журналі Physical Review Letters у статті “Нове обмеження на аксіоноподібну темну матерію з використанням холодних нейтронів”.

Таємниця, що оточує темну матерію

“З чого насправді складається темна матерія, досі абсолютно незрозуміло”, - пояснює Іво Шультес, аспірант AEC і провідний автор дослідження. Однак точно відомо, що вона складається не з тих самих частинок, з яких складаються зорі, планета Земля або ми, люди. У всьому світі для пошуку можливих частинок темної матерії використовують дедалі чутливіші експерименти та методи — досі, однак, безуспішно.

Деякі гіпотетичні елементарні частинки, відомі як аксіони, являють собою перспективну категорію можливих кандидатів у частинки темної матерії. Важливою перевагою цих надзвичайно легких частинок є те, що вони можуть одночасно пояснити інші важливі явища у фізиці частинок, які досі не зрозумілі.

Бернський експеримент проливає світло на темряву

“Завдяки багаторічному досвіду нашій команді вдалося розробити й побудувати надзвичайно чутливий вимірювальний пристрій — експеримент Beam EDM”, - пояснює Флоріан Пієгса, професор кафедри фізики низьких енергій та прецизійної фізики AEC, який у 2016 році отримав один з престижних стартових грантів ERC від Європейської дослідницької ради за дослідження з нейтронами. Якщо невловні аксіони справді існують, вони мають залишити характерний слід у вимірювальній апаратурі.

“Наш експеримент дає змогу визначити частоту обертання спінів нейтронів, які рухаються через суперпозицію електричних і магнітних полів”, - пояснює Шультес. Спін кожного окремого нейтрона діє як своєрідна голка компаса, яка обертається під дією магнітного поля подібно до секундної стрілки наручного годинника, але майже у 400 000 разів швидше.

“Ми точно виміряли частоту цього обертання та досліджували її на предмет найдрібніших періодичних коливань, які могли б бути викликані взаємодією з аксіонами”, - пояснює Пієгса. Результати експерименту були однозначними: “Обертальна частота нейтронів залишилася незмінною, що означає, що в наших вимірах немає жодних ознак аксіонів”, - каже Пієгса.

Простір параметрів успішно звужено

Вимірювання, які проводилися спільно з дослідниками з Франції на Європейському дослідницькому джерелі нейтронів в Інституті Лауе-Ланжевена, дали змогу експериментально виключити раніше абсолютно недосліджений простір параметрів аксіонів. Крім того, виявилося можливим провести пошук гіпотетичних аксіонів, які були б у більш ніж у 1000 разів важчими, ніж це було можливо раніше за допомогою інших експериментів.

“Хоча існування цих частинок залишається загадковим, ми успішно виключили важливий простір параметрів темної матерії”, - підсумовує Шультес. Майбутні експерименти тепер можуть ґрунтуватися на цій роботі.

“Остаточна відповідь на питання про темну матерію дасть нам значне розуміння основ природи й наблизить нас на великий крок до повного розуміння Всесвіту", - пояснює Пієгса.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.

ТЕГИ:

 

Останні новини

сьогодні:
середа, 30 листопада:

всі новини


 
ПОПУЛЯРНІ НОВИНИ:
Можливі органічні сполуки виявлено в породах марсіанського кра...

09:29, 25 листопада 2022 р.
Можливі органічні сполуки виявлено в породах марсіанського кра...
 
РНБ США: поки росія зазнає поразок на полі бою, вона частіше а...

01:50, 24 листопада 2022 р.
РНБ США: поки росія зазнає поразок на полі бою, вона частіше а...
 
Війна в Україні, оперативна інформація на ранок 25 листопада

08:03, 25 листопада 2022 р.
Війна в Україні, оперативна інформація на ранок 25 листопада
 
Зеленський закликав позбавити росію крісла в Радбезі ООН

01:23, 24 листопада 2022 р.
Зеленський закликав позбавити росію крісла в Радбезі ООН
 
Війна в Україні, оперативна інформація на ранок 24 листопада

07:17, 24 листопада 2022 р.
Війна в Україні, оперативна інформація на ранок 24 листопада
 
 
СХОЖІ НОВИНИ:
З′ясовано форму зоряного ореолу Чумацького Шляху

10:01, 20 листопада 2022 р.
З′ясовано форму зоряного ореолу Чумацького Шляху
 
Нововідкриті гравітаційні лінзи можуть розкрити давні галактик...

20:57, 26 вересня 2022 р.
Нововідкриті гравітаційні лінзи можуть розкрити давні галактик...
 
Зроблено ще один теоретичний крок до розкриття таємниці темної...

20:46, 16 серпня 2022 р.
Зроблено ще один теоретичний крок до розкриття таємниці темної...
 
Жодних слідів ореолів з темної матерії

00:08, 6 серпня 2022 р.
Жодних слідів ореолів з темної матерії
 
Вчені роздивилися найранішу темну матерію, що коли-небудь спос...

05:45, 5 серпня 2022 р.
Вчені роздивилися найранішу темну матерію, що коли-небудь спос...
 
Цей сайт та сторонні віджети на ньому використовують COOKIE, що необхідно для повноцінної роботи сайту. “Куки” – це безпечна технологія збирання аналітичної інформації про відвідувачів. Їх можна відключити у налаштуваннях Вашого браузера. Погодитися на використання Cookie