Темная материя - растет чувство, что мы приближаемся к выяснению истинной природы этого неуловимого материала. По крайней мере, мы проводим ряд экспериментов, которые (по теоретическим соображениям) способны идентифицировать это - и если они не… ну, может быть, пришло время переосмыслить всю игру с мячом.
Есть два, возможно, совершенно отдельных требования к темной материи, чтобы понять наш текущий набор данных и нашу теоретическую схему для вселенной. Во-первых, стандартная модель космологии (лямбда-холодная темная материя) требует, чтобы 96% вселенной состояло из веществ неизвестной природы, которые нельзя наблюдать непосредственно.
Около двух третей этого неизвестного материала не может быть материей, поскольку, по-видимому, он растет по мере роста Вселенной, поэтому мы называем это темной энергией. Оставшийся компонент мы называем темной материей, поскольку она представляет собой компонент темной стороны, способный генерировать гравитацию. Но это об этом. В этом контексте темная материя призвана уравновесить математику - в рамках набора формул, которые уже подрывают доверие, говоря нам, что 96% вселенной невидимы и необнаружимы. Так что, если бы это было все, что можно было бы доказать в пользу темной материи, вы бы оправдались, если бы чувствовали себя немного скептически.
Но второе требование к темной материи намного более основано на наблюдении за звуком и обычной физике. Галактики - и способ, которым галактики группируются и динамически взаимодействуют - не имеют смысла, если они состоят только из видимых и других известных типов материи, которые лежат внутри них. Сам Млечный Путь вращается таким образом, что его большая часть разлетится на части, если бы не было дополнительной невидимой материи, создающей дополнительное гравитационное притяжение. Поэтому есть веские основания полагать, что действительно может быть что-то еще.
Недавно произошла ссора из-за темной материи в карликовых галактиках - хотя это в основном связано с тем, слипаются ли частицы темной материи вместе в центре, или же они являются энергетическими частицами, свистящими вокруг всей галактики. Очевидно, что данные лучше соответствуют последнему сценарию, который ставит под сомнение распространенное мнение о том, что темная материя является «холодной» и склонна к скоплению.
Недавний обзор литературы по Арксиву дает исчерпывающий обзор современного состояния науки о темной материи. Первоначальные данные с космического корабля PAMELA, показывающие аномальный поток космических лучей, внушали предположение, что это может быть результатом аннигиляции или распада темной материи. Эта теория не получила широкой поддержки, но такие предположения были недавно возрождены, когда FERMI-LAT обнаружил неожиданные потоки позитронов (т.е. антивещества), после чего было объявлено, что FERMI-LAT и другие телескопы предпримут специальный поиск для появления линий гамма-излучения. от уничтожения или разложения темной материи. Здесь предполагается - или, по крайней мере, предположено - что темная материя может быть разрушена в горячих, плотных и динамических центрах галактик, включая нашу галактику.
Таким образом, космическая наука может предоставить хотя бы косвенные доказательства одной из самых больших загадок в космической науке - хотя все находки на сегодняшний день являются в лучшем случае неубедительными.
Наземные эксперименты ищут более прямые доказательства природы частиц темной материи. Например, Большой адронный коллайдер ищет признаки сигнатур частиц суперсимметрии. Предполагаемое нейтралино хорошо бы соответствовало предполагаемым характеристикам частицы темной материи (частица, которая слабо взаимодействует с другим веществом, имеет нейтральный заряд, стабильна в космическом масштабе времени и не имеет цветового заряда), но нет никаких признаков нейтралино или все остальное явно суперсимметричное, пока.
Существуют также эксперименты, такие как DAMA / LIBRA, глубокие угольные шахты и т. П., Которые предназначены для прямой идентификации слабо взаимодействующих массивных частиц - хотя, опять же, результаты на сегодняшний день все же неубедительны.
И «все немного неубедительно» - это утверждение, которое точно отражает текущее состояние науки о темной материи - мы по-прежнему уверены, что что-то есть, но (обязательна игра слов) мы как никогда остаемся в неведении относительно того, что именно.
Дальнейшее чтение: Capoziello et al. Проблема недостающей материи: от поиска темной материи до альтернативных гипотез.
