Ученые обнаружили темную материю возле Солнца

Об уникальном открытии объявила международная научная группа швейцарского Цюрихского университета, сообщает ИТАР-ТАСС. Солнце, от которого полностью зависит биологическая жизнь на Земле, окружено загадочной темной материей.



"Мы на 99 процентов уверены, что темная материя находится в непосредственной близости от Земли и расположена вокруг Солнца", — заявила один из руководителей работ профессор Сильвия Гарбари. Данный вывод был сделан учеными на основе новейшей математической модели, учитывающей распределение масс в многочисленных галактиках. Еще в 30-х годах прошлого века голландский астроном Ян Оорт предположил, что плотность вещества в районах космоса, непосредственно прилегающих к Солнцу, в два раза выше, нежели это можно вывести из соотношения гравитационных полей, находящихся около светила звезд. Сейчас ученые установили, что данное предположение верно — Солнце обволакивает незримая темная материя, увеличивая массу соответствующих зон. Современная наука считает, что на темную или черную материю приходится около 70 процентов массы Вселенной. Особенность этого вида вещества состоит в том, что оно не дает электромагнитного излучения и не взаимодействует с ним. В результате имеющиеся приборы не способны вести прямое наблюдение темной материи. Однако без нее Вселенная не смогла бы существовать в ее нынешнем виде и распалась, утверждает наука.

Еще одна аксиома состоит в том, что вблизи Земли темной материи нет, так как наша планета находится на периферии Млечного пути — галактики, в которую входит Солнечная система. Сейчас ученые из Цюрихского университета установили, что темная материя находится в непосредственной близости от Земли. Пока не ясно, имеет ли темная материя и связанная с ней темная или скрытая энергия влияние на человека, и если да, то какое именно.

Статья авторов работы принята к публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (сейчас с её препринтом можно ознакомиться на сайте arXiv.org).

http://www.vesti.ru/doc.html?id=876838&cid=2161

В космосе обнаружен мост из тёмной материи

Астрономам впервые удалось разглядеть загадочную тёмную материю. Йёрг Дитрих (Jörg Dietrich) и его коллеги из университетской обсерватории Мюнхена университета Людвига Максимилиана (Universitäts-Sternwarte München) обнаружили гигантский "мост", соединяющий два галактических скопления Abell 222 и Abell 223.

Наблюдения помогли учёным рассчитать массу и форму этого необычного моста, состоящего из множества нитевидных структур, называемых галактическими нитями. Результаты анализа, опубликованные в журнале Nature, показали, что в основе образования, связывающего два галактических кластера, лежит невидимая тёмная материя.

Загадка тёмной материи, из которой, как считается, состоит около 85% всей материи во Вселенной, давно не даёт покоя учёным. Современные теории говорят о том, что эта субстанция пронизывает космическое пространство, образуя сеть галактических нитей. В местах пересечения этих космических "канатов" располагаются скопления видимой материи в виде галактик. Таким образом, паутина из тёмной материи расставляет галактики по своим местам, определяя структуру Вселенной.

При этом сама тёмная материя до сих пор оставалась невидимой. Из-за своей небольшой массы нити материи не оказывают прямого воздействия на свет (электромагнитное излучение), поэтому их невозможно увидеть. Учёные определяют их местонахождение исключительно по преломлению света, вызванному гравитацией тёмной материи.

Мост из галактических нитей, наблюдаемый группой Дитриха, протянулся на 18 мегапарсек (около 60 миллионов световых лет). К счастью для учёных, основная часть его массы располагается параллельно линии наблюдения с Земли. Это значительно усилило эффект от преломления света фоновых галактик.

Учёные изучили искажение света, приходящего от 40 тысяч таких галактик, и рассчитали массу галактических нитей, которая составляет от 6,5×1013 до 9,8×1013 масс Солнца.

Для того чтобы определить состав космических нитей, были изучены данные орбитального телескопа XMM-Newton Европейского космического агентства, который ловит рентгеновское излучение их плазмы.

Исследование данных показало, что не более 9% массы образований приходится на раскалённый газ. Компьютерное моделирование определило, что ещё 10% составляет масса видимых звёзд и галактик. Всё оставшееся, как полагают исследователи, и есть тёмная материя.

"Чтобы создать наиболее правдоподобную модель этой структуры, понадобится измерить ионизацию и температуру плазмы в нити. Это можно будет сделать с помощью японского рентгеновского телескопа Astro-H, который планируют запустить в космос в 2014 году, — говорит Марк Баутц (Mark Bautz), астрофизик Массачусетского технологического института (MIT). — Кроме того, можно идентифицировать тёмную материю, усовершенствовав используемую технику, узнать, состоит ли она из холодных (медленных) частиц или из тёплых (быстрых) вроде нейтрино".

Параллельно с исследованиями немецких учёных ведутся работы по поиску тёмной материи на Земле. Так, недавно была предложена новая модель детектора, который может помочь обнаружить частицы этой неуловимой субстанции.

http://www.vesti.ru/doc.html?id=843409&cid=2161

Астрофизики сообщили об обнаружении следов темной материи

Диаграмма Фейнмана для прямого эффекта Примакова
Изображение: Dimiotry Fedorov/ wikipedia.org

Британские астрофизики заявили об обнаружении свидетельства производства в ядре Солнца аксионов — кандидатов на частицы темной материи. Результаты своих исследований авторы планируют опубликовать 20 октября 2014 года в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а кратко с ними можно ознакомиться уже сейчас на сайте Университета Лестера.

Специалисты при помощи космического телескопа XMM-Newton обнаружили потоки мягкого рентгеновского излучения в магнитном поле Земли. Источниками такого излучения, по словам ученых, могли выступать солнечные аксионы, которые в магнитосфере Земли преобразуются в фотоны. Таким образом, астрофизики наблюдали теоретически предсказанный обратный эффект Примакова.


Изображение: le.ac.uk
На изображении показано преобразование солнечных аксионов (синий цвет) в рентгеновское излучение (оранжевый) в магнитном поле Земли (его линии показаны красным цветом).

Теоретически предсказываемая область пространства параметров канала распада аксионов на фотоны находит подтверждение в наблюдениях ученых, хотя с абсолютной уверенностью говорить о достоверности открытия пока рано. Необычно, что для написания статьи о свидетельствах реакций аксионов использовались материалы погибшего в марте 2014 года профессора Джорджа Фрейзера (George Fraser), бывшего директором Центра космических исследований (Space Research Centre) Университета Лестера.

Аксион ─ еще не открытая частица, позволяющая решить сильную CP-проблему в квантовой хромодинамике (КХД) — отсутствие в экспериментальной КХД нарушения инвариантности уравнений теории при одновременных зеркальном отражении и замене частиц на античастицы, когда теоретически такое нарушение возможно. Для объяснения этого во второй половине 1970-х годов Роберто Печчеи (Roberto Peccei) и Хелен Квинн (Helen Quinn) ввели в КХД аксион, значения параметров взаимодействия которого эффективно решают сильную CP-проблему.

Частица, как считается, должна распадаться на пару фотонов. Предсказываемая теорией масса аксиона чрезвычайно мала, а сам он почти не взаимодействует с барионной материей. Последнее обстоятельство позволяет считать его одним из кандидатов в составляющее темной материи. Рядом лабораторий в настоящее время ведутся наблюдения по поиску таких частиц, однако пока ни одна из них не обнаружила этой составляющей.

http://lenta.ru/news/2014/10/17/axion/

Ученые планируют приступить к поискам "светлой стороны" темной материи

Несмотря на массу проводимых научных исследований и некоторое количество имеющихся косвенных доказательств, неуловимая темная материя продолжает успешно "уклоняться" от непосредственного обнаружения, ее существование так и продолжает быть всего лишь гипотезой, не имеющей прямых доказательств. Но почти 85 процентов массы материи Вселенной продолжают оставаться "без вести пропавшими" и темная материя является главным кандидатом на объяснение некоторых из тех загадочных вещей, которые ученые наблюдают в окружающем нас мире. А недавно исследователи из университета Саутгемптона (University of Southampton) выдвинули новое теоретическое предложение о легких частицах темной материи, существование которых может объяснить некоторые связанные с этим тайны.

Некоторые из физиков уверены в существовании темной материи благодаря наличию достаточно большого количества косвенных доказательств, собранных за последние годы. В качестве этих доказательств фигурируют эффекты гравитационного преломления света, когда лучи света изгибаются, проходя мимо сверхмассивных космических объектов, некоторые особенности характеристик космического микроволнового фонового излучения и многое другое. Хотя это все не указывает напрямую на темную материю, ее существование служит наиболее подходящим объяснением наблюдаемым вещам.

Ученые предполагают, что частицы темной материи имеют весьма большую массу, которая сопоставима с массой атомов некоторых тяжелых элементов. Идея существования более легких частиц темной материи считалась маловероятной из-за некоторых особенностей наблюдаемых астрофизических эффектов и характеристик потоков космических частиц.

Однако, когда исследователи из университета Саутгемптона, специализирующиеся в разных областях физики, начали совместную работу в области изучения темной материи, они выяснили, что если темная материя все же существует, то ее частицы могут быть и не такими массивными, как предполагалось ранее. "В своей работе мы объединили результаты исследований из совершенно различных областей физики, наблюдений за космосом в рентгеновском диапазоне, классической физики элементарных частиц и экспериментальной квантовой оптики" - рассказывает доктор Джеймс Бэйтман (Doctor James Bateman), - "Наши легкие частицы-кандидаты являются сумасшедшей идеей, тем не менее, не существует никаких результатов экспериментов и наблюдений, которые исключают факт существования таких частиц. Темная материя является одной из самых главных нерешенных загадок современности, и мы надеемся, что наше предложение позволит детализировать теорию частиц темной материи и создать под этой теорией необходимую экспериментальную базу".

Теоретическая частица, которая соответствует новой гипотезе, должна иметь массу 100eV/c2 (1.78266184?10-34 килограмма), что приблизительно равно 0.02 процента от массы электрона. Эта теоретическая элементарная частица, не имеющая пока названия, в силу своих свойств не взаимодействует со светом и практически не взаимодействует с частицами нормальной материи. В отличие от других частиц-кандидатов темной материи, новая теоретическая частица может практически беспрепятственно проходить через нормальную материю из-за своих малых размеров и массы.

Основываясь на таких предположениях, ученые считают, что обнаружение этих частиц при помощи каких-либо инструментов на Земле является практически безнадежным делом. Единственным местом, где можно попытаться обнаружить такие частицы, является космос, а помочь в этом деле должно устройство, называемое макроскопическим квантовым резонатором (Macroscopic Quantum Resonator, MAQRO), при помощи которого можно исследовать некоторые явления и их параметры из области квантовой физики, наблюдая, к примеру, декогеренцию состояния квантовой суперпозиции макроскопических объектов.

В эксперименте MAQRO должен быть использован сверхглубокий вакуум космического пространства и сверхнизкие температуры, царящие в глубинах космоса. Помещенная в такие условия оптическая ловушка будет удерживать достаточно массивные частицы, на которых бут производиться исследования состояния квантовой суперпозиции. Новая легкая частица темной материи может рассматриваться как наночастица по отношению к наблюдаемой квантовой частице, ее влияние на квантовое состояние наблюдаемой частицы будет незначительным, но, тем не менее, достаточно ощутимым на уровне "хрупких" явлений квантового мира.

Ученые полагают, что легкие частицы темной материи должны быть частью потоков этой материи, циркулирующей в космосе. Перемещение этих потоков частиц, обладающих малой массой, должно повлечь за собой незначительные изменения в положении наблюдаемой квантовой частицы. И если такие изменения положения частицы, которые повлекут за собой увеличение эффекта квантовой декогеренции, будут обнаружены, то это послужит первым прямым доказательством существования темной материи и позволят выяснить некоторые характеристики ее частиц.

"Все проводимые в настоящее время эксперименты, связанные с существованием темной материи, не дают никаких однозначных результатов. Даже в недрах Большого Адронного Коллайдера не было найдено признаков существования "иной" физики. Вполне вероятно, что во всех этих экспериментах мы ведем поиски немного не там, где это нужно, и наши исследования могут стать подсказкой, куда нам надо двигаться в дальнейших поисках темной материи" - рассказывает доктор Александр Мерл (Doctor Alexander Merle), - "Все больше ученых-физиков начинают склоняться в сторону нашей точки зрения и наша теория все больше становится сильным конкурентом для других теорий, существующих в этой области физики".

http://www.dailytechinfo.org/news/6701-uchenye-planiruyut-pristupit-k-poiskam-sv...