Науковці дізнались про ймовірне місце знаходження темної матерії

Марія Власова

Джерело: Interesting Engineering

Науковці з Virginia Tech з'ясували, що найбільш стародавні гірські породи на Землі можуть приховувати сліди темної матерії.

Головні тези:

Науковці з Virginia Tech виявили, що стародавні гірські породи можуть містити сліди темної матерії, що взаємодіяла з атомами та ядрами цих порід у момент створення Землі.
Дослідники розробили метод виявлення темної матерії у гірських породах, який базується на взаємодії зазначених порід з гіпотетичними масивними частками WIMP.
Використовуючи високотехнологічну мікробіологічну візуалізацію, вчені планують вивчити осадові породи для виявлення темної матерії без перешкод від радіоактивності.
Команда фізиків Virginia Tech розпочала створення 3D-рендерів високоенергетичних частинок у синтетичному фториді літію для дослідження сигналів темної матерії.
Фізик Патрік Хубер очолює роботу над створенням нової лабораторії для експериментів з виявлення темної матерії у Virginia Tech.

Чи може темна матерія ховатись у гірських породах віком у мільярди років

У матеріалі видання зазначається, що сама концепція пошуку слідів темної матерії у найбільш стародавніх гірських породах на Землі вперше була запропонована в 1980-х роках і отримала назву палеовиявлення.

Науковці планують шукати сліди темної матерії у стародавніх гірських породах — Гори

Суть ідеї полягає у тому, що гірські породи, які утворились на ранніх етапах формування Землі, можуть зберігати сліди темної матерії, яка, ймовірно, взаємодіяла з атомами і ядрами цих порід у якийсь момент часу.

Якщо темна матерія існує, є ймовірність, що вона взаємодіяла із Землею в якийсь момент її 4,6-мільярдної історії, — припускають дослідники.

Як саме вчені планують шукати сліди темної матерії у гірських породах

На думку науковців, існує спосіб практичного методу виявлення слідів темної матерії.

Існує гіпотетична форма темної матерії, яка називається щотижнево взаємодіючою масивною часткою (WIMP). Вони так називаються, тому що взаємодіють зі звичайною матерією тільки за допомогою гравітації і слабкої ядерної взаємодії, що робить їхнє виявлення надзвичайно складним, — пояснюється у матеріалі.

Відмінність WIMP від багатьох інших форм темної матерії полягає у взаємодії з атомними ядрами.

Результати таких взаємодій видно в кристалічній решітці матерії.

Коли високоенергетична частинка відскакує від ядра всередині скелі, вибухова віддача може вибити ядро з місця. Викинуте ядро і порожня щілина, яку воно залишає, являють собою структурні зміни всередині кристала, — пояснює науковий співробітник Virginia Tech Всеволод Іванов.

За допомогою візуалізації та 3D-моделювання цих змін можна виявити будь-які сліди темної матерії в ядрах стародавніх порід.

Досі науковці не мали уявлення про те, як визначити породи, придатні для виявлення темної матерії.

Інша проблема полягає в тому, що стародавні породи, які є радіоактивними, також можуть показувати сигнали, схожі на сигнали зі слідами темної матерії.

Однак науковці пропонують рішення для подолання цих проблем.

Вони планують використовувати високотехнологічну мікробіологічну візуалізацію, яка використовується для моделювання найдрібніших деталей нервової системи тварин.

Однак цю техніку використовуватимуть для вивчення лише осадових порід, званих морськими галітами, які містять дуже низькі рівні урану. Такий низький вміст урану робить їх найкращим вибором для вивчення потенційних взаємодій темної матерії без перешкод від радіоактивності.

Команда вже почала створювати 3D-рендери треків високоенергетичних частинок у синтетичному фториді літію. Цей штучний кристал не стане хорошим детектором темної матерії, але він допоможе встановити повний спектр сигналів, зберігши кристал недоторканим, — пояснює фізик з Virginia Tech Патрік Хубер.

Наразі Хубер працює над створенням нової лабораторії у Virginia Tech, де він і його команда проводитимуть експерименти, щоб побачити, наскільки успішний їхній підхід у виявленні темної матерії.