FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь 2020
176 городов
September – November 2020
312 cities
09-11 октября 2020
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры
21-22 сентября 2019 года
22-23 октября 2019 года
29-30 ноября 2019 года
7-8 сентября 2019 года
27-29 сентября 2019 года
4-5 октября 2019 года
10-12 октября 2019 года

Ускоритель темной материи облегчит ее поиски


Alby Headrick / flickr.com

Ученые описали способ увеличения энергии частиц темной материи, что должно облегчить их регистрацию в детекторах. Предложенный метод основан на взаимодействии с ядрами в метастабильных состояниях, которое должно приводить к передаче энергии и ускорению частиц темной материи. Подходящие ядра встречаются как в природе, так и оказываются побочными продуктами работы атомных реакторов и медицинской аппаратуры, пишут авторы в журнале Physical Review D.

Темная материя — это гипотетический новый компонент Вселенной, который решает несколько проблем современной космологии и позволяет привести теоретические расчеты в соответствие с наблюдениями. Существует множество принципиально разных вариантов темной материи, но наиболее разработанным и популярным среди ученых является представление о ней как о новом типе частиц, не участвующих в электромагнитном взаимодействии.

На данный момент нет убедительных данных о существовании частиц темной материи, только верхние ограничения на параметры их взаимодействий с обычным веществом. Как правило, эти результаты получены в экспериментах, где физики ищут соударения частиц темной материи с электронами или ядрами обычных атомов, из-за чего последние приобретают заметную скорость и вызывают срабатывание детектора.

Однако частицы в рамках ряда гипотез о природе темной материи, в том числе неупругой темной материи и сильно взаимодействующей темной материи, не должны передавать значительное количество энергии, что делает существующие методы поиска неэффективными. В связи с этим данные идеи остаются значительно хуже протестированными с помощью опытов по прямому поиску.

Максим Поспелов (Maxim Pospelov) из Института теоретической физики Периметр в Канаде и его коллеги из США предложили способ обойти данное ограничение. Для его реализации необходимо обеспечить взаимодействие низкоэнергетической частицы темной материи с ядром в метастабильном состоянии. В таком случае ядро вернется в основное состояние, а выделившаяся энергия будет распределена между частицей темной материи и излученным фотоном. В результате получается ускоритель для темной материи, который может перевести энергию искомых частиц в подходящий для регистрации диапазон.

Для реализации задумки рядом с обычным детектором темной материи необходимо поместить резервуар с метастабильными ядрами. Необходимо подобрать ядра с малой вероятностью спонтанного перехода в основное состояние, чтобы они могли оставаться метастабильными в течение долгого времени. Такие состояния известны — это изомерные состояния, переходы из которых запрещены правилами отбора по спину или четности. В результате время их полураспада может достигать миллиардов лет, но в случае обмена угловым моментом при рассеянии на другой частице правило отбора перестает действовать и происходит быстрый распад.

Теоретически, такой метод предоставляет три возможности наблюдать искомый сигнал: по излучению фотона при распаде метастабильного состояния, по вторичному рассеянию темной материи в теле детектора или по распаду самой частицы темной материи из-за получения большой энергии.

Авторы называют четыре изомера наиболее подходящими для этой цели: 180mTa, 177mLu, 137mBa и 78mHf. Для времени полураспада тантала существует лишь нижняя граница на уровне 1016 лет, у бария оно равно 2,55 минутам, у лютеция — 160 дням, а у гафния — 31 году. Тантал можно добывать из естественных источников, так как данный изомер настолько устойчив, что его распад никогда еще не наблюдался, барий накапливается в отходах атомных реакторов, лютеций — в отходах от радионуклидного лечения рака, гафний в нужном состоянии остался от неудавшихся старых экспериментов по попыткам сохранения энергии в метастабильных изомерах.

Ранее физики оценили параметры темной материи, использовав в качестве детектора живых людей, запретили ей состоять из черных дыр с массой Луны и опровергли идею о сверхтекучей темной материи с помощью наблюдений динамики Млечного Пути. Об основных моделях этого компонента Вселенной мы делали тест — «Какая ты темная материя?».

Тимур Кешелава

Источник: N+1

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Другие статьи в этой рубрике

Графен в медицине

Ксения Рыкова для ПостНауки

Астрономы поймали длинный гамма-всплеск от взрыва далекой сверхновой

Астрономы смогли достоверно обнаружить новую пару сверхновая—гамма-всплеск в далекой галактике. Подобные открытия позволяют понять связь между этими катаклизмами и более детально разобраться в механизмах генерации гамма-всплесков.

Взрыв сверхновой разложили на этапы

Сверхновые звёзды — основной источник элементов жизни во Вселенной. Существование человечества и всего живого стало возможно благодаря тем химическим элементам, которые были получены в результате взрыва сверхновых звёзд.

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Алексей Акимов: «Через 100 лет в каждом компьютере будет квантовый чип»

Ксения Рыкова для ПостНауки

Как не попасть в ловушки? Прогнозировать развитие страны поможет экономическая томография

Обнаружен новый тип полуметаллов

Что изобрел Кулибин?

Все знают, что Кулибин — это великий русский изобретатель, механик, инженер. Его фамилия давно стала в русском языке именем нарицательным. Но не все могут назвать хотя бы одно его изобретение. Что же изобрел Иван Петрович Кулибин?

Ученые обнаружили, что минералы степановит и жемчужниковит имеют уникальную структуру