Ученые узнали о предполагаемом месте нахождения темной материи

Мария Власова

Читати українською

Источник: Interesting Engineering

Ученые из Virginia Tech выяснили, что самые древние горные породы на Земле могут скрывать следы темной материи.

Главные тезисы

Ученые из Virginia Tech установили, что древние горные породы могут скрывать следы темной материи, взаимодействующей с атомами и ядрами.
Поиск темной материи в горных породах основан на взаимодействии с гипотетическими массивными частицами WIMP.
Для обнаружения темной материи ученые планируют использовать методы микробиологической визуализации и 3D-моделирования.
Использование пород с низким содержанием урана поможет избежать помех от радиоактивности и найти чистые следы темной материи.
Физик Патрик Хубер и его команда готовят лабораторию для экспериментов по обнаружению темной материи в Virginia Tech, чтобы выявить возможные сигналы и взаимодействия синтетических кристаллов.

Может ли темная материя прятаться в горных породах в миллиарды лет

В материале издания отмечается, что сама концепция поиска следов темной материи в древнейших горных породах на Земле впервые была предложена в 1980-х годах и получила название палеобнаружения.

Ученые планируют искать следы темной материи в древних горных породах — Горы

Суть идеи состоит в том, что горные породы, образовавшиеся на ранних этапах формирования Земли, могут хранить следы темной материи, вероятно, взаимодействовавшей с атомами и ядрами этих пород в какой-то момент времени.

Если темная материя существует, есть вероятность, что она взаимодействовала с Землей в какой-то момент ее 4,6 миллиардной истории, — предполагают исследователи.

Как именно учёные планируют искать следы темной материи в горных породах

По мнению учёных, существует способ практического метода обнаружения следов темной материи.

Существует гипотетическая форма темной материи, которая называется еженедельно взаимодействующей массивной частицей (WIMP). Они так называются, потому что взаимодействуют с обычной материей только посредством гравитации и слабого ядерного взаимодействия, что делает их обнаружение чрезвычайно сложным, — объясняется в материале.

Отличие WIMP от многих других форм темной материи состоит во взаимодействии с атомными ядрами.

Результаты таких взаимодействий видны в кристаллической решетке материи.

Когда высокоэнергетическая часть отскакивает от ядра внутри скалы, взрывная отдача может выбить ядро с места. Выброшенное ядро и пустая щель, которую оно оставляет, представляют собой структурные изменения внутри кристалла, — объясняет научный сотрудник Virginia Tech Всеволод Иванов.

С помощью визуализации и 3D-моделирования этих изменений можно обнаружить любые следы темной материи в древних ядрах пород.

До сих пор у ученых не было представления о том, как определить породы, пригодные для обнаружения темной материи.

Другая проблема состоит в том, что древние породы, радиоактивные, также могут показывать сигналы, похожие на сигналы со следами темной материи.

Однако учёные предлагают решения для преодоления этих проблем.

Они планируют использовать высокотехнологичную микробиологическую визуализацию, используемую для моделирования мельчайших деталей нервной системы животных.

Однако эту технику будут использовать для изучения только осадочных пород, называемых морскими галитами, содержащими очень низкие уровни урана. Такое низкое содержание урана делает их лучшим выбором для изучения потенциальных взаимодействий темной материи без помех от радиоактивности.

Команда уже начала создавать 3D-рендеры треков высокоэнергетических частиц в синтетическом фториде лития. Этот искусственный кристалл не станет хорошим детектором темной материи, но поможет установить полный спектр сигналов, сохранив кристалл нетронутым, — объясняет физик из Virginia Tech Патрик Хубер.

Сейчас Хубер работает над созданием новой лаборатории в Virginia Tech, где он и его команда будут проводить эксперименты, чтобы увидеть, насколько успешен их подход к обнаружению темной материи.