31 oktyabr qaranlıq maddə günüdür. Yalnız kompleks haqqında: qaranlıq maddə nədir və onu harada axtarmaq lazımdır. Alimlər qaranlıq maddəni necə axtarırlar

Fizikada nəzəri konstruksiya deyilir standart model, elmə məlum olan bütün elementar hissəciklərin qarşılıqlı təsirini təsvir edir. Lakin bu, Kainatda mövcud olan maddənin yalnız 5%-ni təşkil edir, qalan 95%-i isə tamamilə naməlum təbiətlidir. Bu hipotetik qaranlıq maddə nədir və elm adamları onu necə aşkar etməyə çalışırlar? Bu barədə Moskva Fizika-Texnika İnstitutunun tələbəsi, Fizika və Astrofizika kafedrasının əməkdaşı Hayk Akopyan xüsusi layihə çərçivəsində danışır.

Hiqqs bozonunun kəşfindən sonra nəhayət təsdiqlənmiş elementar hissəciklərin Standart Modeli bizə məlum olan adi hissəciklərin: leptonlar, kvarklar və qarşılıqlı təsir daşıyıcıları (bozonlar və qlüonlar) arasında əsas qarşılıqlı təsirləri (elektrik zəif və güclü) təsvir edir. Ancaq belə çıxır ki, bütün bu nəhəng mürəkkəb nəzəriyyə bütün maddələrin yalnız 5-6%-ni təsvir edir, qalanları isə bu modelə uyğun gəlmir. Kainatımızın həyatının ilk anlarından müşahidələr bizə göstərir ki, bizi əhatə edən maddənin təxminən 95%-i tamamilə naməlum bir təbiətə malikdir. Yəni biz bu gizli maddənin varlığını qravitasiya təsirinə görə dolayısı ilə görürük, lakin indiyə qədər onu birbaşa tutmaq mümkün olmayıb. Bu gizli kütlə fenomeni "qaranlıq maddə" kod adı aldı.

Müasir elm, xüsusən də kosmologiya Şerlok Holmsun deduktiv metodu ilə işləyir

İndi WISP qrupunun əsas namizədi, güclü qarşılıqlı təsir nəzəriyyəsində yaranan və çox güclü təsirə malik olan aksiondur. kiçik kütlə. Belə bir hissəcik yüksək maqnit sahələrində foton-foton cütlüyünə çevrilməyə qadirdir ki, bu da onu necə aşkar etməyə cəhd edə biləcəyinə dair göstərişlər verir. ADMX təcrübəsində 80.000 qaussluq bir maqnit sahəsi yaradılan böyük kameralardan istifadə olunur (bu, 100.000 dəfə çoxdur). maqnit sahəsi Yer). Nəzəri olaraq, belə bir sahə aksionun detektorların tutmalı olduğu foton-foton cütlüyünə parçalanmasını stimullaşdırmalıdır. Çoxsaylı cəhdlərə baxmayaraq, WIMP-lər, aksionlar və ya steril neytrinolar hələ aşkar edilməyib.

Beləliklə, biz səyahət etdik böyük məbləğ gizli kütlənin qəribə varlığını izah etməyə çalışan müxtəlif fərziyyələr və müşahidələrin köməyi ilə qeyri-mümkün olan hər şeyi rədd edərək, üzərində işlənə bilən bir neçə mümkün fərziyyəyə gəldilər.

Elmdə mənfi nəticə də nəticədir, çünki hissəciklərin müxtəlif parametrlərini məhdudlaşdırır, məsələn, mümkün kütlələrin diapazonunu aradan qaldırır. İldən-ilə sürətləndiricilərdə daha çox yeni müşahidələr və təcrübələr qaranlıq maddə hissəciklərinin kütləsi və digər parametrləri üzrə yeni, daha sərt məhdudiyyətlər verir. Beləliklə, bütün qeyri-mümkün variantları ataraq və axtarış dairəsini daraldaraq, gündən-günə Kainatımızdakı maddənin 95% -nin nədən ibarət olduğunu anlamağa yaxınlaşırıq.

MOSKVA, 31 oktyabr - RİA Novosti, Olqa Kolentsova. Alimlərin hesablamaları göstərdi ki, Kainatın 95%-i hələ insanlar tərəfindən araşdırılmamış maddələrdən ibarətdir: 70%-i qaranlıq enerji, 25%-i isə qaranlıq maddədir. Ehtimal olunur ki, birincisi sıfırdan fərqli enerjiyə malik bir növ sahədir, ikincisi isə aşkarlana və öyrənilə bilən hissəciklərdən ibarətdir. Ancaq bu maddənin gizli kütlə adlandırılması boş yerə deyil - onun axtarışı xeyli müddət davam edir və fiziklər arasında qızğın müzakirələrlə müşayiət olunur. Araşdırmalarını ictimaiyyətə çatdırmaq üçün CERN hətta bu gün, oktyabrın 31-də ilk dəfə qeyd olunan Qaranlıq Maddə Gününün təşəbbüskarı oldu.

Qaranlıq maddənin varlığının tərəfdarları eksperimental faktlarla təsdiqlənən kifayət qədər ciddi arqumentlər verirlər. Onun tanınması 1930-cu illərdə, isveçrəli astronom Fritz Zwicky Koma Klasterindəki qalaktikaların ümumi mərkəz ətrafında hərəkət sürətini ölçdüyü zaman başladı. Bildiyiniz kimi, hərəkət sürəti kütlədən asılıdır. Alimin hesablamaları göstərdi ki, qalaktikaların həqiqi kütləsi teleskoplarla müşahidələr zamanı müəyyən edilən kütlədən xeyli böyük olmalıdır. Məlum oldu ki, qalaktikaların kifayət qədər böyük bir hissəsi bizim üçün sadəcə görünmür. Buna görə də o, işığı əks etdirməyən və udmayan maddədən ibarətdir.

Gizli kütlənin varlığının ikinci təsdiqi, qalaktikalardan keçərkən işığın dəyişməsidir. Fakt budur ki, kütləsi olan hər hansı bir cisim işıq şüalarının düzxətli gedişatını pozur. Beləliklə, qaranlıq maddə işıq şəklində (uzaq bir obyektin təsviri) öz dəyişikliklərini edəcək və yalnız görünən maddənin yaratdığı şəkildən fərqli olacaq. Qaranlıq maddənin varlığına dair on dəlil var, lakin təsvir edilən ikisi əsasdır.

© 2012 Kral Astronomiya Cəmiyyətinin Müəlliflər Aylıq Bildirişləri, 2012 RAS

© 2012 Kral Astronomiya Cəmiyyətinin Müəlliflər Aylıq Bildirişləri, 2012 RAS

Qaranlıq maddənin varlığına dair dəlillər kifayət qədər inandırıcı olsa da, indiyə qədər heç kim onu ​​təşkil edən hissəcikləri tapıb tədqiq etməyib. Fiziklər belə bir məxfiliyin iki səbəbdən qaynaqlandığını irəli sürürlər. Birincisi odur ki, bu hissəciklər çox yüksək kütləyə malikdirlər (E=mc² düsturu ilə enerji ilə bağlıdır), ona görə də müasir sürətləndiricilərin imkanları belə bir hissəciyi "yaratmaq" üçün sadəcə kifayət deyil. İkinci səbəb qaranlıq maddənin görünmə ehtimalının çox aşağı olmasıdır. Ola bilsin, biz onu dəqiq tapa bilmirik, çünki o, insan orqanizmi və bizə məlum olan hissəciklərlə son dərəcə zəif qarşılıqlı əlaqədədir. Baxmayaraq ki, qaranlıq maddə hər yerdədir (hesablamalara görə) və onun hissəcikləri sözün həqiqi mənasında hər saniyə içimizdən keçir, ancaq biz bunu hiss etmirik.

Rus fizikləri deyirlər ki, kainatın qaranlıq maddəsi “arıqlamaqdır”Kainatdakı qaranlıq maddənin miqdarı təxminən 2-5% azalıb ki, bu da Böyük Partlayış zamanı və bu gün bəzi mühüm kosmoloji parametrlərin dəyərindəki uyğunsuzluqları izah edə bilər.

Qaranlıq maddə hissəciklərini aşkar etmək üçün elm adamları lazımsız təsirləri minimuma endirmək üçün yerin altında yerləşən detektorlardan istifadə edirlər. Güman edilir ki, bəzən qaranlıq maddə hissəcikləri hələ də atom nüvələri ilə toqquşur, impulslarının bir hissəsini onlara ötürür, elektronları sıradan çıxarır və işıq parıltılarına səbəb olur. Belə toqquşmaların tezliyi qaranlıq maddə hissəciklərinin nüvə ilə qarşılıqlı təsir ehtimalından, onların konsentrasiyasından və nisbi sürətindən (Yerin Günəş ətrafında hərəkəti nəzərə alınmaqla) asılıdır. Lakin eksperimental qruplar bəzi təsirləri aşkar edərkən belə, detektorun bu reaksiyasına qaranlıq maddənin səbəb olduğunu inkar edirlər. Və yalnız Gran Sasso yeraltı laboratoriyasında işləyən DAMA italyan eksperimental qrupu, ehtimal ki, Yerin qalaktik gizli kütlə vasitəsilə hərəkəti ilə əlaqəli siqnalların hesablanması sürətində müşahidə olunan illik dəyişiklikləri bildirir.

© Foto: SuperCMDS Əməkdaşlıq

Bu təcrübədə detektorun daxilində işıq yanıb-sönmələrinin sayı və enerjisi bir neçə il ərzində ölçülür. Tədqiqatçılar bu cür hadisələrin say nisbətində zəif (təxminən 2%) illik dalğalanmaların olduğunu sübut etdilər.

İtalyan qrupu eksperimentlərin etibarlılığını inamla müdafiə etsə də, alimlərin bu məsələ ilə bağlı fikirləri kifayət qədər birmənalı deyil. İtalyan qrupunun əldə etdiyi nəticələrin əsas zəif nöqtəsi onların təkrarlanmamasıdır. Məsələn, qravitasiya dalğaları aşkar edildikdə, onlar bütün dünyada laboratoriyalar tərəfindən aşkar edildi və bununla da digər qrupların əldə etdikləri məlumatları təsdiq etdilər. DAMA-da vəziyyət fərqlidir - dünyada heç kim eyni nəticələrin olması ilə öyünə bilməz! Təbii ki, bu qrupun daha güclü detektorlara və ya öz metodlarına malik olma ehtimalı var, lakin eksperimentin bu unikallığı bəzi tədqiqatçıların onun etibarlılığına şübhə ilə yanaşmasına səbəb olur.

"Qran Sasso laboratoriyasında toplanmış məlumatların nəyə istinad etdiyini hələ dəqiq söyləmək mümkün deyil. Hər halda, İtaliyadan olan qrup artıq sensasiya olan bir şeyi inkar etməyib, müsbət nəticə verib. İndi siqnallar tapılıb. izah etmək lazımdır.Və bu, qaranlıq maddənin modelinin yaradılmasına həsr olunmuş nəzəriyyələr də daxil olmaqla müxtəlif nəzəriyyələrin inkişafı üçün böyük stimuldur.Amma bir elm adamı əldə edilən məlumatların niyə heç bir şəkildə heç bir şəkildə əlaqəli olmadığını izah etməyə çalışsa belə. qaranlıq materiya, bu, hələ də Təbiəti dərk etməkdə yeni bir addım ola bilər. Hər halda, nəticə var və biz işi davam etdirməliyik, lakin mən şəxsən mən bu anda qaranlıq maddənin tapıldığı ilə tam razılaşa bilmirəm”, - deyə Konstantin Belotski şərh edir. MEPhI Milli Tədqiqat Nüvə Universitetinin Elementar Hissəciklər Fizikası Departamentinin aparıcı tədqiqatçısı.

Qaranlıq maddə işıq yaymır və udmur, praktiki olaraq "adi" materiya ilə qarşılıqlı əlaqədə olmur, elm adamları hələ bir "qaranlıq" hissəciyi tuta bilməyiblər. Ancaq onsuz bizə tanış olan Kainat və biz özümüz mövcud ola bilməzdik. Oktyabrın 31-də qeyd olunan Qaranlıq Maddə Günündə (fiziklər qaranlıq və əlçatmaz maddənin şərəfinə bayram keçirmək üçün doğru vaxt olduğuna qərar verdilər) N+1 Lebedev Fizika İnstitutunun Astrokosmik Mərkəzinin Nəzəri Astrofizika şöbəsinin müdiri Andrey Doroşkeviçdən qaranlıq maddənin nə olduğu və nə üçün bu qədər vacib olduğunu soruşdu.

N+1: Bu gün alimlər qaranlıq maddənin həqiqətən mövcud olduğuna nə dərəcədə əmindirlər?

Andrey Doroshkeviç:Əsas sübut kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasının dalğalanmalarının müşahidələri, yəni WMAP və "" kosmik gəmisinin son 15 il ərzində əldə etdiyi nəticələrdir.

Onlar kosmik mikrodalğalı fonun, yəni kosmik mikrodalğalı fonun temperaturunun pozulmasını yüksək dəqiqliklə ölçmüşlər. Bu pozğunluqlar rekombinasiya dövründən, ionlaşmış hidrogenin neytral atomlara çevrildiyi dövrdən bəri qorunub saxlanılmışdır.

Bu ölçmələr, çox kiçik, kelvinin on mində biri qədər dalğalanmaların olduğunu göstərdi. Ancaq bu məlumatları nəzəri modellərlə müqayisə etməyə başlayanda, qaranlıq maddənin varlığından başqa heç bir şəkildə izah edilə bilməyən mühüm fərqlər tapdılar. Bunun sayəsində onlar Kainatdakı qaranlıq və adi maddənin nisbətlərini faizə qədər dəqiqliklə hesablaya bildilər.

Plank teleskopundan alınan məlumatlardan əvvəl və sonra kainatda maddənin paylanması (soldan sağa).


Alimlər görünməz və hiss olunmayan qaranlıq maddədən xilas olmaq üçün bir çox cəhdlər etdilər, müşahidə olunan təsirləri izah etməyə çalışan MOND kimi dəyişdirilmiş cazibə nəzəriyyələri yaradıldı. Niyə qaranlıq maddə modellərinə üstünlük verilir?

Vəziyyət çox sadədir: müasir Eynşteynin cazibə nəzəriyyəsi Yer miqyasında yaxşı işləyir, peyklər bu nəzəriyyəyə ciddi şəkildə uyğun olaraq uçurlar. Və kosmoloji miqyasda çox yaxşı çıxış edir. Və cazibə qüvvəsini dəyişən bütün müasir modellər hər şeyi izah edə bilməz. Onlar Nyuton qanununa yeni sabitlər təqdim edirlər ki, bu da qaranlıq maddənin qalaktikalar səviyyəsində mövcudluğunun təsirlərini izah etməyə imkan verir, lakin kosmoloji miqyasda əldən verir.

Qravitasiya dalğalarının kəşfi burada kömək edə bilərmi? Bəlkə bəzi nəzəriyyələrdən imtina etməyə kömək edəcək?

Qravitasiya dalğalarının indi ölçdüyü şey elmi deyil, böyük texniki uğurdur. Onların mövcud olması 40 il əvvəl ikili pulsardan qravitasiya radiasiyası aşkar edildikdə (dolayı yolla) məlum idi. Qravitasiya dalğalarının müşahidələri qara dəliklərin varlığını bir daha təsdiqlədi, baxmayaraq ki, əvvəllər buna şübhə etmirdik, amma indi burada az-çox birbaşa sübutlarımız var.

Effektin forması, qravitasiya dalğalarının güclə dəyişməsi bizə çox faydalı məlumatlar verə bilər, lakin cazibə nəzəriyyələrini təkmilləşdirmək üçün kifayət qədər məlumatımız olana qədər daha beş-on il gözləmək lazımdır.

Alimlər qaranlıq maddə haqqında necə öyrəndilər

Qaranlıq maddənin tarixi 1933-cü ildə, astronom Fritz Zviki Koma Berenis bürcündə yerləşən çoxluqda qalaktikaların sürət paylanmasını tədqiq edərkən başladı. O, müəyyən edib ki, çoxluqdakı qalaktikalar çox sürətlə hərəkət edir və yalnız görünən maddə nəzərə alınarsa, çoxluq sabit ola bilməz - qalaktikalar sadəcə olaraq müxtəlif istiqamətlərə səpələnmiş olardı.

16 fevral 1933-cü ildə nəşr olunan məqaləsində Zwicky onların bir yerdə görünməz cazibə qüvvəsi olan Dunkle Materie tərəfindən tutulduğunu irəli sürdü.

Bir az sonra qalaktikaların "görünən" kütləsi ilə onların hərəkət parametrləri arasındakı uyğunsuzluq digər astronomlar tərəfindən də təsdiqləndi.

1958-ci ildə sovet astrofiziki Viktor Ambartsumyan Zwicky paradoksunun öz həllini təklif etdi. Onun fikrincə, qalaktikaların çoxluqlarında onları cazibə qüvvəsi ilə saxlayacaq heç bir görünməz maddə yoxdur. Biz sadəcə olaraq çürümə prosesində çoxluqları müşahidə edirik. Ancaq əksər astronomlar bu izahı qəbul etmədilər, çünki bu halda çoxluqların ömrü bir milyard ildən çox olmayacaq və Kainatın ömrünün on dəfə çox olduğunu nəzərə alsaq, bu günə qədər sadəcə olaraq çoxluqlar qalmayacaqdır.

Qaranlıq maddə haqqında ümumi qəbul edilmiş fikirlər onun adi maddə hissəcikləri ilə çətin qarşılıqlı əlaqədə olan WIMP-lərdən (WIMP) ibarət olduğunu söyləyir. Onların xassələri haqqında nə demək olar?

Onların kifayət qədər böyük kütləsi var - və bu, demək olar ki, hər şeydir, hətta dəqiq kütlənin adını belə deyə bilmərik. Onlar uzun məsafələri toqquşmadan qət edirlər, lakin onlarda olan sıxlıq pozğunluqları nisbətən kiçik miqyaslarda belə çürümür - və bu gün modellər üçün bizə lazım olan yeganə şey budur.

QMİ bizə qaranlıq maddənin xüsusiyyətlərini böyük miqyasda, qalaktika qruplarının miqyasında verir. Amma kiçik qalaktikaların miqyasına “enmək” üçün nəzəri modellərdən istifadə etməyə məcbur oluruq.

Kiçik qalaktikaların mövcudluğu onu deməyə əsas verir ki, hətta nisbətən kiçik miqyaslarda belə, qısa müddət sonra yaranan qeyri-homogenliklər var idi. böyük partlayış. Bu cür qeyri-homogenliklər sönə, hamarlaşa bilər, lakin biz əminik ki, onlar kiçik qalaktikalar miqyasında solmayıblar. Bu onu göstərir ki, bu qaranlıq maddə hissəcikləri bu təlaşların davam etməsi üçün elə xüsusiyyətlərə malik olmalıdır.

Ulduzların ancaq qaranlıq maddə sayəsində əmələ gəldiyini söyləmək düzgündürmü?

Həqiqətən yox. Qaranlıq maddə olmadan qalaktikalar yarana bilməz və ulduzlar qalaktikalardan kənarda yarana bilməz. Qaranlıq maddədən fərqli olaraq, baryonlar həmişə isti olur, fon radiasiyası ilə qarşılıqlı əlaqədə olurlar. Buna görə də onlar özbaşına ulduzlara yığıla bilməzlər, ulduz-kütləvi baryonların cazibə qüvvəsi onların təzyiqini aşa bilməz.

Qaranlıq maddə hissəcikləri barionları qalaktikalara çəkən gözəgörünməz sement kimi fəaliyyət göstərir və sonra onlarda ulduz əmələ gəlməsi prosesi başlayır. Baryonlardan altı dəfə çox qaranlıq maddə var, o, "aparır", baryonlar isə yalnız onu izləyir.


Ksenon Qaranlıq Maddə Hissəcik Detektoru XENON1T

Xenon100 əməkdaşlığı

Ətrafımızda çoxlu qaranlıq maddə varmı?

Hər yerdə var, yeganə sual nə qədər olmasıdır. Qalaktikamızda qaranlıq maddənin kütləsinin 10 faizdən bir qədər az olduğuna inanılır.

Ancaq artıq Qalaktikanın yaxınlığında daha çox qaranlıq maddə var, həm bizim, həm də digər ulduz sistemlərinin ətrafında mövcudluğun əlamətlərini görə bilərik. Təbii ki, biz bunu baryonlar sayəsində görürük, müşahidə edirik və anlayırıq ki, onlar orada yalnız qaranlıq maddənin olması səbəbindən “tutublar”.

Alimlər qaranlıq maddəni necə axtarırlar

1980-ci illərin sonlarından bəri fiziklər qaranlıq maddənin ayrı-ayrı hissəciklərinin toqquşmasını tutmaq üçün yerin dərinliklərindəki obyektlərdə təcrübələr aparırlar. Son 15 il ərzində bu eksperimentlərin kollektiv həssaslığı hər il orta hesabla iki dəfə artaraq eksponent olaraq artmışdır. İki böyük əməkdaşlıq, XENON və PandaX-II, bu yaxınlarda yeni, daha həssas detektorları işə saldı.

Onlardan birincisi dünyanın ən böyük qaranlıq maddə detektoru XENON1T-ni qurdu. O, 10 metr hündürlüyündə su çəninə yerləşdirilmiş 2000 kiloqramlıq maye ksenon hədəfindən istifadə edir. Bütün bunlar Gran Sasso Milli Laboratoriyasında (İtaliya) 1,4 kilometr dərinlikdə yerin altındadır. PandaX-II qurğusu Çinin Sıçuan əyalətində 2,4 kilometr dərinlikdə basdırılıb və 584 kiloqram maye ksenondan ibarətdir.

Hər iki təcrübədə ksenondan istifadə olunur, çünki o, son dərəcə inertdir və bu, səs-küy səviyyəsini aşağı səviyyədə saxlamağa kömək edir. Bundan əlavə, ksenon atomlarının nüvələri nisbətən ağırdır (hər nüvədə orta hesabla 131 nuklon ehtiva edir), bu da qaranlıq maddə hissəcikləri üçün "daha böyük" hədəfi təmin edir. Əgər bu hissəciklərdən biri ksenon atomunun nüvəsi ilə toqquşarsa, bu, zəif, lakin hiss olunan işığın parlamasına (parıldama) və elektrik yükünün əmələ gəlməsinə səbəb olacaqdır. Hətta az sayda belə hadisələrin müşahidəsi bizə qaranlıq maddənin təbiəti haqqında mühüm məlumatlar verə bilər.

İndiyə qədər nə bu, nə də hər hansı digər təcrübələr qaranlıq maddə hissəciklərini aşkar edə bilməyib, lakin hətta bu səssizlik qaranlıq maddə hissəciklərinin adi hissəciklərlə toqquşma ehtimalının yuxarı həddini təyin etmək üçün istifadə edilə bilər.

Qaranlıq maddə hissəcikləri normal maddə hissəcikləri kimi çoxluqlar yarada bilərmi?

Onlar edə bilərlər, amma bütün sual hansı sıxlıqdır. Astrofizika nöqteyi-nəzərindən qalaktikalar sıx cisimlərdir, onların sıxlığı kub santimetr üçün bir proton, ulduzlar isə hər kub santimetr üçün bir qram sıxlığı olan sıx cisimlərdir. Amma onların arasında 24 böyüklük fərqi var. Bir qayda olaraq, qaranlıq maddə buludları "qalaktik" sıxlığa malikdir.

Çoxlarının qaranlıq maddə hissəciklərini axtarmaq şansı varmı?

Onlar neytrinolarda olduğu kimi qaranlıq maddənin ayrı-ayrı hissəciklərinin adi maddənin atomları ilə qarşılıqlı təsirini tutmağa çalışırlar. Amma onları tutmaq çox çətindir və bunun hətta mümkün olması fakt deyil.

CERN-dəki CAST (CERN Axion Solar Telescope) teleskopu qaranlıq maddədən ibarət ola biləcək hipotetik hissəcikləri - aksionları axtarır.

Ola bilsin ki, qaranlıq materiya ümumiyyətlə "güzgü" adlanan hissəciklərdən ibarətdir və prinsipcə onları yalnız cazibə qüvvəsi ilə müşahidə etmək olar. İkinci "güzgü" kainat fərziyyəsi yarım əsr əvvəl irəli sürülüb, bu, reallığın bir növ ikiqat artmasıdır.

Yalnız kosmologiyadan real müşahidələrimiz var.

Sergey Kuznetsov müsahibə verib

Alimlərin hesablamaları göstərdi ki, Kainatın 95%-i hələ insanlar tərəfindən araşdırılmamış maddələrdən ibarətdir: 70%-i qaranlıq enerji, 25%-i isə qaranlıq maddədir. Ehtimal olunur ki, birincisi sıfırdan fərqli enerjiyə malik bir növ sahədir, ikincisi isə aşkarlana və öyrənilə bilən hissəciklərdən ibarətdir.

Ancaq bu maddənin gizli kütlə adlandırılması boş yerə deyil - onun axtarışı xeyli müddət davam edir və fiziklər arasında qızğın müzakirələrlə müşayiət olunur. Araşdırmalarını ictimaiyyətə çatdırmaq üçün CERN hətta bu gün, oktyabrın 31-də ilk dəfə qeyd olunan Qaranlıq Maddə Gününün təşəbbüskarı oldu.

Qaranlıq maddənin varlığının tərəfdarları eksperimental faktlarla təsdiqlənən kifayət qədər ciddi arqumentlər verirlər. Onun tanınması 1930-cu illərdə, isveçrəli astronom Fritz Zwicky Koma Klasterindəki qalaktikaların ümumi mərkəz ətrafında hərəkət sürətini ölçdüyü zaman başladı. Bildiyiniz kimi, hərəkət sürəti kütlədən asılıdır. Alimin hesablamaları göstərdi ki, qalaktikaların həqiqi kütləsi teleskoplarla müşahidələr zamanı müəyyən edilən kütlədən xeyli böyük olmalıdır. Məlum oldu ki, qalaktikaların kifayət qədər böyük bir hissəsi bizim üçün sadəcə görünmür. Buna görə də o, işığı əks etdirməyən və udmayan maddədən ibarətdir.

Gizli kütlənin varlığının ikinci təsdiqi, qalaktikalardan keçərkən işığın dəyişməsidir. Fakt budur ki, kütləsi olan hər hansı bir cisim işıq şüalarının düzxətli gedişatını pozur. Beləliklə, qaranlıq maddə işıq şəklində (uzaq bir obyektin təsviri) öz dəyişikliklərini edəcək və yalnız görünən maddənin yaratdığı şəkildən fərqli olacaq. Qaranlıq maddənin varlığına dair on dəlil var, lakin təsvir edilən ikisi əsasdır.

© 2012 Kral Astronomiya Cəmiyyətinin Müəlliflər Aylıq Bildirişləri, 2012 RAS

Qalaktikalar çoxluğunun təsviri. Xətlər qaranlıq maddənin "konturlarını" göstərir

Qaranlıq maddənin varlığına dair dəlillər kifayət qədər inandırıcı olsa da, indiyə qədər heç kim onu ​​təşkil edən hissəcikləri tapıb tədqiq etməyib. Fiziklər belə bir məxfiliyin iki səbəbdən qaynaqlandığını irəli sürürlər. Birincisi odur ki, bu hissəciklər çox yüksək kütləyə malikdirlər (E=mc² düsturu ilə enerji ilə bağlıdır), ona görə də müasir sürətləndiricilərin imkanları belə bir hissəciyi “yaratmaq” üçün sadəcə olaraq kifayət etmir. İkinci səbəb qaranlıq maddənin görünmə ehtimalının çox aşağı olmasıdır. Ola bilsin, biz onu dəqiq tapa bilmirik, çünki o, insan orqanizmi və bizə məlum olan hissəciklərlə son dərəcə zəif qarşılıqlı əlaqədədir. Baxmayaraq ki, qaranlıq maddə hər yerdədir (hesablamalara görə) və onun hissəcikləri sözün həqiqi mənasında hər saniyə içimizdən keçir, ancaq biz bunu hiss etmirik.

Qaranlıq maddə hissəciklərini aşkar etmək üçün elm adamları lazımsız təsirləri minimuma endirmək üçün yerin altında yerləşən detektorlardan istifadə edirlər. Güman edilir ki, bəzən qaranlıq maddə hissəcikləri hələ də atom nüvələri ilə toqquşur, impulslarının bir hissəsini onlara ötürür, elektronları sıradan çıxarır və işıq parıltılarına səbəb olur. Belə toqquşmaların tezliyi qaranlıq maddə hissəciklərinin nüvə ilə qarşılıqlı təsir ehtimalından, onların konsentrasiyasından və nisbi sürətindən (Yerin Günəş ətrafında hərəkəti nəzərə alınmaqla) asılıdır. Lakin eksperimental qruplar bəzi təsirləri aşkar edərkən belə, detektorun bu reaksiyasına qaranlıq maddənin səbəb olduğunu inkar edirlər. Və yalnız Gran Sasso yeraltı laboratoriyasında işləyən DAMA italyan eksperimental qrupu, ehtimal ki, Yerin qalaktik gizli kütlə vasitəsilə hərəkəti ilə əlaqəli siqnalların hesablanması sürətində müşahidə olunan illik dəyişiklikləri bildirir.

Qaranlıq maddə detektoru

Bu təcrübədə detektorun daxilində işıq yanıb-sönmələrinin sayı və enerjisi bir neçə il ərzində ölçülür. Tədqiqatçılar bu cür hadisələrin say nisbətində zəif (təxminən 2%) illik dalğalanmaların olduğunu sübut etdilər.

İtalyan qrupu eksperimentlərin etibarlılığını inamla müdafiə etsə də, alimlərin bu məsələ ilə bağlı fikirləri kifayət qədər birmənalı deyil. İtalyan qrupunun əldə etdiyi nəticələrin əsas zəif nöqtəsi onların təkrarlanmamasıdır. Məsələn, qravitasiya dalğaları aşkar edildikdə, onlar bütün dünyada laboratoriyalar tərəfindən aşkar edildi və bununla da digər qrupların əldə etdikləri məlumatları təsdiq etdilər. DAMA-da vəziyyət fərqlidir - dünyada heç kim eyni nəticələrin olması ilə öyünə bilməz! Təbii ki, bu qrupun daha güclü detektorlara və ya öz metodlarına malik olma ehtimalı var, lakin eksperimentin bu unikallığı bəzi tədqiqatçıların onun etibarlılığına şübhə ilə yanaşmasına səbəb olur.

"Qran Sasso laboratoriyasında toplanmış məlumatların nəyə istinad etdiyini hələ dəqiq söyləmək mümkün deyil. Hər halda, İtaliyadan olan qrup artıq sensasiya olan bir şeyi inkar etməyib, müsbət nəticə verib. İndi siqnallar tapılıb. izah etmək lazımdır.Və bu, qaranlıq maddənin modelinin yaradılmasına həsr olunmuş nəzəriyyələr də daxil olmaqla müxtəlif nəzəriyyələrin inkişafı üçün böyük stimuldur.Amma bir elm adamı əldə edilən məlumatların niyə heç bir şəkildə heç bir şəkildə əlaqəli olmadığını izah etməyə çalışsa belə. qaranlıq materiya, bu, hələ də Təbiəti dərk etməkdə yeni bir addım ola bilər. Hər halda, nəticə var və biz işi davam etdirməliyik, lakin mən şəxsən qaranlıq maddənin tapıldığı ilə tam razılaşa bilmirəm”, - aparıcı tədqiqatçı Konstantin Belotski şərh edir. MEPhI Milli Tədqiqat Nüvə Universitetinin Elementar Hissəciklər Fizikası Departamentində.