Что может быть лучше для поиска темной материи, чем вниз по шахте? Исследовательская группа из Университета Флориды потратила девять лет на отслеживание любых признаков неуловимого материала, используя германиевые и кремниевые детекторы, охлажденные до доли градуса выше абсолютного нуля. И результат? Пару майбов и твердое намерение продолжать искать.
Случай с темной материей можно оценить, рассмотрев Солнечную систему, где, чтобы оставаться на орбите вокруг Солнца, Меркурий должен двигаться со скоростью 48 километров в секунду, в то время как далекий Нептун может двигаться со скоростью 5 километров в секунду. Удивительно, но этот принцип не применяется в Млечном Пути или в других галактиках, которые мы наблюдали. Вообще говоря, вы можете найти вещи во внешних частях спиральной галактики, которая движется так же быстро, как вещи, которые находятся близко к галактическому центру. Это озадачивает, особенно потому, что в системе недостаточно силы тяжести, чтобы удерживать быстро вращающиеся предметы во внешних частях, которые должны просто улететь в космос.
Итак, нам нужно больше силы тяжести, чтобы объяснить, как галактики вращаются и остаются вместе - что означает, что нам нужно больше массы, чем мы можем наблюдать - и поэтому мы призываем темную материю. Вызов темной материи также помогает объяснить, почему скопления галактик остаются вместе, и объясняет крупномасштабные эффекты гравитационного линзирования, которые можно увидеть в Скоплении пуль (на фото выше).
Компьютерное моделирование предполагает, что галактики могут иметь гало темной материи, но у них также есть темная материя, распределенная по всей их структуре - и вместе взятые, вся эта темная материя составляет до 90% от общей массы галактики.
В настоящее время считается, что небольшой компонент темной материи является барионным, то есть веществом, состоящим из протонов и нейтронов - в форме холодного газа, а также плотных, не излучающих объектов, таких как черные дыры, нейтронные звезды, коричневые карлики и осиротевшие планеты. (традиционно известный как Массивные Астрофизические Компактные Объекты Ореола - или MACHOs).
Но не похоже, что темного барионного вещества почти достаточно для объяснения косвенных эффектов темной материи. Отсюда вывод, что большая часть темной материи должна быть не барионной, в форме слабо взаимодействующих массивных частиц (или WIMP).
На самом деле, WIMPS прозрачны и не отражают свет на всех длинах волн и, вероятно, не несут заряда. Нейтрино, которые в изобилии образуются в результате реакций синтеза звезд, вполне соответствовали бы требованиям, за исключением того, что им не хватает массы. В настоящее время наиболее предпочтительным кандидатом WIMP является нейтралино, гипотетическая частица, предсказанная теорией суперсимметрии.
Второй Криогенный эксперимент по поиску темной материи (или CDMS II) проходит глубоко под землей в железном руднике Судан в Миннесоте, расположенном там, поэтому он должен перехватывать только частицы, которые могут проникнуть в эту глубину под землей. Твердокристаллические детекторы CDMS II ищут ионизационные и фононные события, которые можно использовать для различения электронных взаимодействий - и ядерных взаимодействий. Предполагается, что частица WIMP темной материи будет игнорировать электроны, но потенциально взаимодействует с ядром (то есть отскакивает).
Команда Университета Флориды сообщила о двух возможных событиях, которые признают, что их выводы нельзя считать статистически значимыми, но, по крайней мере, они могут дать некоторую область и направление для дальнейших исследований.
Указывая, насколько сложно непосредственно обнаружить (т.е. насколько «темны») WIMP на самом деле, - результаты CDMS II указывают на то, что чувствительность детекторов должна увеличиваться на ступеньку выше.
