spacebg covers

противоречивите резултати от експериментите за търсене на тъмна материя може да бъдат разрешени ак
Мисия: PAMELA


Противоречивите резултати от експериментите за търсене на тъмна материя може да бъдат разрешени, ако неуловимите тъмни неща се състоят от два вида частици, според физици от САЩ.

Новата теория може да изясни една мистерия, която се появява през 2008 г., когато детектора PAMELA (Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics устройство за регистриране на антиматерия) обурудван на руския научен сателит "Ресурс-ДК1" зарегистрира едни от най-силните доказателства за прякото съществуване на тъмната материя - вещество, смятано, че представлява над 80% от вещество във Вселената. PAMELA зарегистрира бум в изобилието на космически анти-електрони, известни също като позитрони, които се смята че се получават, когато се взаимно унищожават частиците на тъмната материя. Но няма еднакви сигнал за наличие на анти-протони, които също следва да бъдат образувани от унищожението.
Руския сателит "Ресурс-ДК1".

Това не е единственият проблем. Ако сигналът PAMELA наистина е доказателство за унищожение на тъмната материя, тогава той никога няма да може да бъде регистрират от детектори като CDMS-II, разположен в мина в щата Минесота САЩ. Но през последните години CDMS-II и други преки опити за откриване са намерили своя късмет при търсенето на тъмната материя.

Сега Даниел Фелдман от университета в Мичиган и колегите в други институции на САЩ смятат, че са намерили начин да обединят тези несъответстващи сигнали. Те казват, че тъмната материя може да бъде съставена от два вида частици - една конвенционална частица, която ще се появи в опитите за пряко откриване, и една "секретна" частица, която би обяснила сигнала PAMELA.

Смята се, че вече имаме първия модел, с който сме в състояние да обясним по същество всички настоящи данни относно тъмната материя. Тъмната материя се смята, че си взаимодейства само чрез гравитационната и електрослабата сила, така че един от най-популярните кандидати е т. нар. слабо взаимодействащи се масивни частици, или WIMPs. Но през последните години някои изследователи са започнали да търсят нови хипотези за по-сложни частици тъмна материя, в отговор на опитите да се обяснят несъответстващите доказателства.

Когато две WIMPs се унищожат, те трябва да образуват два бозона, които се разлагат до електрони и позитрони или до протони и анти-протони. PAMELA спътник в орбита около Земята, зарегистрира само едната страна на този процес - страната на електрона и позитрона - което предполага или че сигнала е погрешен, или нещо не е съвсем така в теорията.

Една от причините да се мисли, че може да липсват някои звена в теорията идва от данните за преките опити за откритието на WIMPs, когато се изследва възможността атомите да отскачат, когато се сблъскат в тях. От дългогодишните изследвания на DAMA в Италия вече има твърди доказателства от този вид, а в последно време и съвместна CDMS-II и убедително предоставиха данни за съществуването на такива отскоци. Но тези сигнали не отговарят на сигнала PAMELA - всъщност, ако сигналът PAMELA е реален, тогава според стандартната хипотеза, преките опити за откриване на тъмна материя трябва да регистрират нищо.

Нат Фелдман и колеги имат теория, която обяснява как PAMELA и директно откриващите експерименти може са се съгласуват като и двете предоставят доказателства за тъмната материя. Те предлагат един вид многокомпонентна тъмна материя, която се състои от две много различни частици. Едната от тях ще бъде конвенционална Слаба - Неутралино - прогнозирано от суперсиметричното разширение на стандартния модел на физиката на елементарните частици. Неутралиното е "Majorana" частица (което означава, че е негова собствена анти-частица) и произвежда много малко антиматерия при унищожение, но ще произвежда ядрени реакции при опитите за пряко откриване.

Другите частици са по-нетрадиционни, скрити от Слабата. Скрития сектор е допълнение към стандартния модел, който включва различни частици и сили за съществуването на които се знае днес. Групата учени от САЩ смятат, че един скрит сектор наречен "Dirac" на частици (който е с отделни анти-частици) ще може да се разлага до позитрони след унищожение, но не и на анти-протони, и следователно ще обясни сигнала PAMELA.

Джо Силк, един космолог от Оксфорд, Великобритания, смята, че изследването е един от многото опити за обясняване на несъответстващите сигнали на тъмна материя, но отбелязва, че не се възползваме от модела който може да бъде проверен. "Всеки модел от тип унищожение, който пасва на данните за PAMELA трябва да даде голям поток от високоенергийни електрони и позитрони в началото на Вселената, когато плътността на тъмната материя е много по-висока, отколкото днес," казва той. Това, допълнително "ще разбърка" ранния период на Вселената, когато електроните и протоните се обединяват в неутрални атоми водород, и следователно трябва да се появи като колебанията в космическия микровълнов фон (CMB).

Тези колебания могат да бъдат твърде малки, да се забележат с този спътник. Но обсерваторията Планк ще бъде в състояние да търси много по-подробно. Само тогава, изглежда, може да се стигне до намек за това дали тъмната материя е толкова сложна, както Нат Фелдман и други смятат, че е.

Източник: physicsworld.com

  • 1246
  • 0
  • Apr 5, 2012

Коментар
Подобни публикации