Spațiul nu este doar lansări de rachete, ci și o mare știință bazată pe măsurători exacte, tehnologii atomice și răbdarea experimenților. Unul dintre principalele mistere cosmice este materia întunecată. În cursa pentru "Lente.ru", a spus în ziua Cosmonauticii directorul Institutului de Cosmofizică al Universității de Bază "Rosatom", NNIU MEPhI Arkady Galper.
"Lenta.ru". În MEPI sunt angajate numai în cercetarea aplicată sau există un loc și o știință fundamental-
Galper. Desigur, avem scaune care creează evoluții în perspectivă sub patronajul lui Rosatom. De exemplu, un "tractor nuclear" capabil să reducă de câteva ori timpul de zbor, de exemplu, la Marte. Cu toate acestea, există grupuri MEPhI, inclusiv ale mele, care se ocupă de problemele fizicii generale și cosmologiei, adică cercetarea fundamentală.
Ce este acest instrument -
Noi, miturile, am lucrat mult timp în spațiu - din anii 1960. Și am avut întotdeauna colegi străini: împreună cu italienii am oferit programul "RIM" - misiunea ruso-italiană. Pentru institut, acest lucru a fost nou. Pregătirile pentru experimentul nostru minunat au început cu dezvoltarea echipamentului științific și a încercării sale parțiale în spațiu.
Am reușit să deschid ceva nou -
Ce a fost următorul -
Ne-am stabilit o sarcină fizică importantă. Faptul este că chiar și la începutul secolului trecut a apărut un astfel de lucru ca "materia întunecată". Când au studiat clustere de galaxii, ei au acordat atenție faptului că toți se învârt în jurul unui anumit "centru". Această rotație determină forțele gravitaționale, iar galaxiile, datorită vitezei lor, pot fi ținute, fără a cădea în centru. Se presupune că în centrul clusterului există o substanță care posedă o masă gravitațională și, în consecință, păstrează aceste galaxii în jurul gravitației în timpul rotației lor. Ce contează în acest centru, nimeni nu știa. Nu părea să fie acolo! Sau era invizibilă. În același timp, materia întunecată din universul nostru este de câteva ori mai mare decât baryonul obișnuit!
Din ce constă?
Apoi au crezut că materia întunecată constă din particule întunecate, adică cele care nu strălucesc în nici un fel. Urmărirea materiei întunecate a fost pur teoretică: oamenii de știință au făcut presupuneri despre masa și proprietățile particulelor sale.
Aceste calcule teoretice au arătat că particulele ipotetice sunt foarte neobișnuite. În primul rând, ele sunt neutre, adică atunci când sunt încântați, nu strălucesc ca și alte particule. În al doilea rând, ele sunt masive: nu au un loc în modelul standard. După descoperirea bosonului Higgs, nu sa găsit nimic nou. Probabil continuarea poate fi descoperirea particulelor masive, din care se compune materia întunecată. În al treilea rând, aceste particule au o secțiune transversală foarte mică pentru interacțiunea cu materia obișnuită. Ei trec prin ea liber, dar au o interacțiune gravitațională.
De unde au provenit -
Se crede că în stadiul incipient al dezvoltării universului, când era într-o stare de excitație foarte mare de energie și temperatura lui era suficientă pentru a produce particule noi, au apărut și aceste particule. Pentru că nu au interacționat bine, au supraviețuit până acum.
Este posibil să înregistrați aceste particule -
Aceasta este o întrebare foarte interesantă. Dacă există materia întunecată, atunci există în lumea din jurul nostru - în sistemul solar. Densitatea sa este foarte mică, iar probabilitatea ca particulele ipotetice să se ciocnească nu sunt de asemenea ridicate. Cu toate acestea, interacțiunea lor duce la un rezultat foarte interesant - apariția particulelor cunoscute, de exemplu, un electron și un positron. Masa acestor particule în timpul unei interacțiuni similare este transferată la energia particulelor nou create. Deși particulele ipotetice par a fi stabile, ele se pot deteriora. Cel mai probabil, ca rezultat, se obțin particule fundamentale, care apoi se transformă în particule elementare cunoscute.
Prin urmare, în spațiul cosmic, ar trebui să căutați și semne de anihilare a materiei întunecate: printre fluxurile de radiații cosmice este necesar să se înregistreze, de exemplu, positronii și antiprotonii. Acestea sunt particule relativ rare, care, deși găsite în radiația cosmică, sunt extrem de neregulate.
Și ți-ai organizat căutarea -
Da, am decis să căutăm antiparticule. Un astfel de experiment poate fi pus pe acceleratoare, dispersând particulele în energii uriașe. Acest lucru se face, de exemplu, la Large Hadron Collider.
Există o altă modalitate - de a observa interacțiunea directă a particulelor grele de materie întunecată cu nucleele. De exemplu, prin dispozitive constând dintr-un volum mare de xenon lichid sau un alt gaz nobil. Acolo, o particulă greu se ciocnește cu miezul din care constă acest gaz, transferă o parte din energie către ea și noi calculam masa particulei, plecând de la abaterea nucleului.
Astfel de experimente sunt efectuate pe instalații uriașe situate în principal subterane. Ele sunt numite "experimente directe". Ne-am dus în altă direcție, începând să căutăm o eterogenitate în fluxul de raze cosmice, să spunem, antiprotoni, unde, se pare, nu ar trebui să fie. Această metodă este numită "indirectă", deoarece nu căutăm particulele în sine, ci ceea ce sa întâmplat ca rezultat ...
Experimentul PAMELA a fost conceput tocmai pentru acest lucru -
Absolut. Sa urmărit căutarea acestor piste în fluxurile de pozitroni, antiprotoni și chiar anti-heliu, care ar putea apărea ca urmare a anihilării particulelor de materie întunecată.
Ați reușit?
PAMELA a petrecut aproximativ 10 ani în spațiu, iar acest lucru ne-a ajutat foarte mult. În particular, sa demonstrat că spectrul de pozitroni nu coincide cu conceptul nostru teoretic al numărului acestor particule, chiar dacă luăm în considerare toți factorii cunoscuți ai producerii de particule în surse, trecerea prin Galaxie și intrarea în sistemul nostru solar. Dacă numărăm toate acestea, vom vedea că fluxul este diferit - numărul lor chiar crește. Și una dintre primele explicații pentru acest efect, numită efectul anormal al PAMELA, se bazează pe anihilarea particulelor de materie întunecată într-un electron și un pozitron. Poate fi văzut pe electroni, problema este că există atât de mulți dintre ei încât este mult mai dificil să se facă acest lucru.
O imagine similară cu antiprotonii. Și acesta este și unul dintre principalele rezultate ale experimentului PAMELA.
Și acest lucru va pune capăt căutării materiei întunecate -
Nu, există deja cei care încearcă să ne explice rezultatele în mod diferit. Și acest lucru este destul de logic. Cu toate acestea, rezultatele PAMELA sunt foarte importante, deoarece acesta este unul dintre cazurile care ar putea să indice materia întunecată.
De asemenea, vreau să vă reamintesc că în acest proces de anihilare, se pot naște electroni și positroni. Și poate - și quanta gamma! Dacă există două quanta gamma, atunci energia fiecăruia este practic egală cu masa unei particule de materie întunecată. În jurul acestuia, se dezvoltă direcții de cercetare întregi. De exemplu, proiectul Gamma-400 din Rusia. Curând va începe o nouă eră în știință ...