Эксперты из немецкого научно-исследовательского института DESY представили инновационную концепцию, которая может стать ключом к обнаружению одной из самых таинственных энтитет вселенной – темной материи, чье существование до настоящего момента носило исключительно теоретический характер, сообщает Bizmedia.kz.
Результаты их работы были опубликованы в авторитетном научном издании Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP).
Суть этого вещества заключается в том, что оно не взаимодействует с электромагнитным излучением напрямую, однако имеет силу гравитационного притяжения и оказывает ощутимое влияние на обыденную материю, которая состоит из барионов. Такие вычисления позволяют предположить, что в объеме всей вселенной доля темной материи может достигать 80%, но ее точный состав и природа до сих пор не раскрыты.
Разработанный специалистами DESY метод основан на использовании устройств для обнаружения гравитационных волн, эфимерных изменений в структуре пространства-времени, концепцию которых за много десятилетий до первого экспериментального подтверждения предложил Альберт Эйнштейн. Ученые полагают, что если темная материя действительно состоит из чрезвычайно легких частиц и если они распространяются как волны, то специально адаптированные детекторы гравитационных волн смогут зарегистрировать их присутствие.
Проходящая через детектор гравитационная волна оказывает воздействие на структуру пространства, вызывая внутри прибора микроскопические изменения расстояний между зеркалами или аналогичными элементами, которые фиксируются сенсорами. Именно из-за таких колебаний ученые могут подтвердить проход гравитационной волны и, возможно, на шаг приблизиться к обнаружению темной материи.
Ученые предполагают, что вариации в пространственном размещении компонентов интерферометров могут иметь место из-за флуктуаций неуловимой темной материи. Согласно этой гипотезе, конгломераты этой экзотической материи могли бы воздействовать на зеркала интерферометра своей гравитацией.
Исходя из возможностей обнаружения влияния ультралегких форм темной материи действующими интерферометрами, эксперты произвели расчеты воздействия на пространство-время частиц с различной масштабностью. Для этой задачи анализируемый массовый диапазон составил значения в 160-280 раз менее значительные, чем у электрона.
Однако, проделанный теоретический анализ указывает на то, что частицы столь небольшой массы не регистрируются даже современными интерферометрами, в числе которых и Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория LIGO, обеспечившая открытие гравитационных волн в 2015-м году.
Для успешного прямого обнаружения темной материи необходимо использование интерферометров следующего поколения, чья размещение предполагается осуществить в космическом пространстве, где зеркала могут быть установлены на расстоянии в миллионы километров друг от друга, в отличие от километровых дистанций LIGO. Такие условия, по мнению исследователей, должны позволить фиксировать нарушения, вызываемые темной материей.
Реализация этих планов предстоит после запуска космического проекта LISA, запуск которого намечен на середину 2030-х годов, и которая, как ожидается, предоставит необходимые данные для экспериментальной проверки текущих теорий.
