Цивилизация
Физики из научного центра Немецкого Электронного Синхротрона (DESY) считают, что у ученых в скором времени появится способ обнаружить темную материю — одну из самых загадочных субстанций во Вселенной. До сих пор ее существование доказывалось лишь теоретически. Исследование опубликовано в научном журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP).
Темная материя — некое вещество, которое не излучает, не поглощает и не отражает свет, но оказывает явное гравитационное воздействие на обычную (барионную) материю. Согласно расчетам, темная материя составляет до 80% Вселенной, однако ее состав и свойства остаются загадкой.
Специалисты DESY предложили новый метод поиска темной материи с помощью детекторов гравитационных волн — тонких пульсаций в ткани пространства-времени, существование которых впервые предсказал Альберт Эйнштейн.
По мнению физиков, темная материя может состоять из сверхлегких частиц, которые ведут себя подобно хорошо изученным электромагнитным волнам. Если темная материя действительно является сверхлегкой и если она действительно ведет себя как волна, то ученые потенциально могли бы обнаружить ее движения с помощью аппаратуры для фиксации гравитационных волн.
Когда гравитационная волна проходит через детектор, она меняет геометрию пространства, временно увеличивая или сокращая расстояние между двумя зеркалами или другими подобными объектами внутри устройства. Это незначительное колебание позволяет ученым обнаружить присутствие гравитационной волны.
Ученые считают, что расстояние между элементами детектора также может меняться под действием флуктуаций темной материи. В этом случае сгусток таинственного вещества должен притягивать зеркала своим гравитационным полем.
Чтобы проверить, смогут ли современные детекторы гравитационных волн теоретически обнаружить влияние сверхлегкой темной материи, специалисты рассчитали, как частицы темной материи разных размеров могут возмущать пространство-время. Для этого пришлось исследовать широкий диапазон значений, которые были от 160 до 280 раз меньше массы электрона.
Теоретический анализ показал, что даже самые современные детекторы не могут засечь столь невесомые частицы. С этим не способна справиться даже Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория LIGO, благодаря которой в 2015 году ученые доказали существование гравитационных волн.
Темную материю поймают детекторы гравитационных волн нового поколения, которые планируют размещать в космосе. Спутниковые системы позволят расположить зеркала не в нескольких километрах друг от друга, как это устроено в LIGO, а в нескольких миллионах километров. Такой масштаб должен позволить засечь колебания темной материи, считают специалисты.
Физики надеются проверить свою теорию на практике после запуска космической антенны лазерного интерферометра LISA, который запланирован на середину 2030-х годов.
Ранее стало известно о планах по созданию космической обсерватории LISA — первой в своем роде орбитальной системы для поиска гравитационных волн.