2018 год был большим годом для темной материи.
Как обычно, астрономы на самом деле не нашли ничего такого, что невидимо для всех наших телескопов, но, по-видимому, составляет по меньшей мере 80 процентов Вселенной по массе.
Были сообщения об урагане темной материи, но мы не можем его увидеть. Была обнаружена галактика, в которой, похоже, не было темной материи, что странным образом доказало бы, что темная материя существует. Но потом оказалось, что в галактике все-таки может быть темная материя, что ставит под сомнение существование темной материи у некоторых физиков. Многочисленные эксперименты, которые должны были непосредственно обнаружить темную материю здесь, на Земле, ничего не дали.
Итак, где же это заставит ученых охотиться на темную материю в начале 2019 года? Довольно оптимистично, учитывая все обстоятельства. Охота на темную материю давит вперед на всех фронтах.
От огромных подземных детекторов до огромных обзоров неба - вот четыре основных шага в поисках темной материи, которых стоит ожидать в 2019 году
ЛИГО возвращается онлайн
Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO), американский детектор, который непосредственно наблюдал первые гравитационные волны в 2015 году, начнет свой третий цикл наблюдений в начале 2019 года, собрав больше данных, чем когда-либо прежде, после серии обновлений своего оборудования.
Так что же делает детектор гравитационных волн в статье о темной материи? Оказывается, существует множество заманчивых возможностей для раскрытия намеков темной материи с использованием данных гравитационных волн - хотя ни один из них еще не был реализован.
Исследователи в 2018 году предположили, что если «темный фотон» с очень небольшой массой скрывается где-то во Вселенной, его сигнал может появиться в данных LIGO, вызывая очень специфические нарушения в сигнатурах гравитационных волн.
«Мы показываем, что как наземные, так и будущие космические детекторы гравитационных волн способны сделать открытие», - пишут исследователи.
Когда LIGO снова подключен к сети, обнаружение факта существования темной материи в данных гравитационных волн является очень реальной возможностью.
Физики попытаются выяснить, отказался ли MiniBooNE от призрака нейтрино
В течение 2018 года ученые взволнованно болтали о интригующих результатах эксперимента в Национальной ускорительной лаборатории Fermilab, названного MiniBooNE, предполагая наличие частиц, которые не должны существовать. Наилучшим объяснением на данный момент является то, что существует четвертое, еще не обнаруженное нейтрино, которое называется стерильным нейтрино и взаимодействует с остальной частью Вселенной даже в меньшей степени, чем с ее другими кузенами нейтрино.
Некоторые исследователи полагают, что стерильное нейтрино может быть потенциальной частицей для темной материи, и к 2018 году физики подтверждают свои взгляды на эту аномалию. Ищите ученых, которые по-новому думают об этих данных и стерильных нейтрино в целом в 2019 году.
Первый свет на Большом синоптическом телескопе (LSST)
В Чили строится телескоп, который каждые 15 секунд будет получать детальные изображения обширных областей неба, а полный обзор неба - каждые три дня. В течение 10 лет он будет снова и снова сравнивать эти изображения друг с другом, чтобы отследить, как смещается и изменяется небо, предоставляя самый глубокий ресурс для понимания того, как темная материя толкает и притягивает космос.
Ученые в целом знают, что темная материя определяет то, как галактики и их звезды движутся и взаимодействуют друг с другом. Цель LSST - заполнить эту картину, предлагая беспрецедентный уровень детализации того, как функционирует космос. Это должно предложить астрофизикам множество данных о природе темной материи и роли, которую она играет во вселенной.
И в 2019 году исследователи впервые откроют глаз телескопа весом в 6 200 фунтов (2800 кг) и увидят свет. Научные работы начнутся в 2022 году.
Гонка за создание детектора следующего поколения будет нагреваться
Физики элементарных частиц долгое время предполагали, что первым прямым признаком темной материи может быть искра. Вот как это может работать: когда темная материя сталкивается с инертными веществами в очень темных комнатах, эти вещества будут испускать слабые блики. В течение десятилетий ученые создавали детекторы по этому принципу, но до сих пор ни один из них не дал убедительного результата.
В 2019 году китайские ученые будут усиленно работать над платформой PandaX, которая весь день и ночь смотрит на ксенон в поисках мерцания. Эти ученые быстро модернизируют детектор для приспособления ксеноновой мишени 4 тонны (3,6 тонны), сообщая, что они планируют завершить большую часть этой работы в течение 2019 и 2020 годов. Новый детектор будет называться PandaX-xt.
Чтобы не отставать, исследователи в Южной Дакоте будут завершать самые важные этапы строительства на LUX-ZEPLIN, где будет наблюдаться полные 10 тонн (9 тонн) ксенона почти в миле под городом Лид, Южная Дакота. Как и PandaX-xt, проект, скорее всего, не будет завершен до 2020 года.
Италия также будет продвигать модернизацию своего детектора с соответствующим названием XENON до 8-тонного (7,2-тонного) масштаба. Обновление под названием XENON-nt должно быть завершено в 2019 году.
Следующий этап
Всегда возможно, что какой-нибудь эксперимент где-то окажется неопровержимым, конкретным свидетельством того, что конкретный вид возможной частицы темной материи действительно существует. Но в краткосрочной перспективе, почти во всех областях, физики сосредоточены на использовании уроков прошлого для информирования о более масштабной и качественной охоте на темную материю в будущем. Появится ли неоспоримая находка темной материи в 2019 году? Это может быть немного оптимистично. Но физики, преследующие эту цель, вступают в новый год, готовясь охотиться с большей точностью и силой, чем когда-либо прежде.
