Атмосферу Земли можно превратить в гигантский детектор тёмной материи

Метеор и тёмная материя
Иллюстрация метеора, проносящегося мимо паутины тёмной материи. Авторы и права: NASA / NSF / Ralf Kaehler / Ethan Nadler / SLAC National Accelerator Laboratory / Robert Lea.

Исследователи предполагают, что методы поиска метеоров могут быть адаптированы для поиска тёмной материи, загадочного вещества, которое составляет около 85% материи Вселенной, но остаётся невидимым.

Тёмная материя не взаимодействует с электромагнитным излучением, то есть не поглощает и не излучает свет, как обычная материя. Вселенная содержит в пять раз больше тёмной материи, чем обычной материи. До сих пор астрономам не удавалось напрямую наблюдать тёмную материю; они могут сделать вывод о её присутствии только благодаря её гравитационному влиянию, которое предотвращает разрыв галактик во время их вращения.

Учёные даже не уверены, являются ли частицы, из которых состоит тёмная материя, большими или маленькими; они просто знают, что она не состоит из протонов и нейтронов, как материя на Земле.

“Одной из причин, по которой тёмную материю так трудно обнаружить, это масса частиц из которых она состоит”, – сказал в своём заявлении Джон Биком, профессор физики и астрономии в Университете штата Огайо и соавтор исследования.

В новой статье Биком и его коллеги предполагают, что, если частицы тёмной материи массивны, то та же технология, которая используется для отслеживания метеоров, может помочь исследователям обнаружить тёмную материю, когда она проходит через атмосферу Земли.

В настоящее время учёные ищут в основном крошечные частицы тёмной материи с небольшими массами. По словам авторов исследования, цель новой работы состоит в том, чтобы расширить охоту за тёмной материей, помогая охарактеризовать частицы тёмной материи большой массы, которые невозможно обнаружить с помощью традиционных детекторов.

Когда метеоры проходят через атмосферу Земли, они оставляют следы, называемые ионизационными отложениями, которые, в свою очередь, оставляют после себя свободные электроны и заряженные атомы, способные проводить электричество. Электромагнитные волны, испускаемые радаром слежения за метеорами, отражаются от этих свободных электронов, а это означает, что теоретически они могут делать то же самое с электронами, оставленными частицами тёмной материи, превращая атмосферу Земли в огромный детектор частиц тёмной материи.

Учитывая, что этот метод использовался для отслеживания метеоров на протяжении десятилетий, Биком считает, что эти системы, и данные, которые они собрали, должны использоватья для поиска тёмной материи.

Предложенная командой система поиска тёмной материи может дополнить и улучшить существующие космологические методы поиска этого таинственного вещества.

Работа команды размещена на сервере препринтов arXivOrg.

Больше информации: arXivOrg

Оставьте комментарий