Погоня за тайной: как ученые искали темную материю на Земле с помощью атомных часов
Темная материя составляет 85% всей материи во Вселенной, но, несмотря на множество астрофизических доказательств, указывающих на ее существование, обнаружение темной материи до сих пор было практически невозможным. Как следствие, науке до сих пор очень мало известно о природе и свойствах этого феномена. В 2017 году профессора из Университета Невады (UNR) провели обширное исследование и существенно сузили области «охоты» за неуловимым веществом.
Теоретически, существует несколько формул поиска темной материи, однако команда Джеффа Блевитта и Андрея Деревянко из UNR подозревает, что она возникает из квантовых полей при формировании макроскопических объектов. Идея состоит в том, что темная материя «сплавляется» в форму пузырьков или полосок, которые проходят сквозь Солнечную систему и за ее пределы. Чтобы подтвердить это, ученые решили отыскать любые доказательства того, что такие объекты встречаются на пути Земли.
Поиски темной материи с помощью атомных часов
Судя по всему, темная материя неоднородна, и ее сверхлегкие составляющие могут вызывать изменения в фундаментальных законах окружающего мира — к примеру, менять массу кварков, электронов и электрические заряды. Такие сдвиги в естественных константах могут изменять уровни атомной энергии, которые исследователи собирались измерить с помощью атомных часов, в данном случае выступающих очень удобным инструментом.
В интервью новостному агентству Nevada Today Деревянко сравнил этот процесс со «стеной, которая движется сквозь часовую сеть и вызывающую серию атомарных часовых сбоев, распространяющихся по GPS с галактической скоростью». Суть заключается в том, что когда скопление темной материи проходит сквозь привычную нам материю, она словно «тянет» за собой массы частиц и силы, которые обеспечивают взаимодействие между частицами. Стоит учесть, что это явление очень, очень слабое, иначе подобные искажения давно бы уже обнаружили пытливые физики. В данном случае именно сверхчувствительные устройства вроде атомарных часов могут пролить некий свет на столь малозаметные процессы.
«Нимб» из темной материи является гипотетической частью галактики, окружающей ее диск и даже простирающейся далеко за ее пределами. Если у Млечного Пути есть ореол из темной материи, то Земля движется сквозь него со скоростью 300 км/с, или же в 1/1000 скорости света. Однако когда ученые исследовали обширный архив данных, собранный их предшественниками, то не обнаружили никаких доказательств взаимодействия фрагментов темной материи с обычной материей.
Заключение
Тем не менее, исследование по обнаружению темной материи заключается не только в достижении индивидуальных результатов, но и в формировании стратегии, которая в будущем позволит избежать ошибок и направит науку на верный путь. Сами ученые уверены, что современное оборудование попросту недостаточно чувствительно для обнаружения мельчайших атомарных сдвигов, но в будущем аналогичный эксперимент на более совершенных приборах увенчается успехом.
