Новий детектор, покликаний розкрити таємницю темної матерії, наближається до розгортання. Фізики з Університету Саутгемптона у Великій Британії тестують установку, яка використовує левітуючі графітові пластини в умовах мікрогравітації, щоб виявити крихітні аномалії, які можуть вказати на природу цієї невловимої субстанції.
«Темна матерія залишається однією з фундаментальних загадок, на яку вчені досі намагаються знайти відповідь. Вона визначає структуру нашого Всесвіту, проте залишається невидимою», – говорить фізик Тім Фукс з Університету Саутгемптона.
«Існує безліч теорій щодо того, чим є темна матерія, але жоден експеримент на Землі досі не зміг її виявити».
Коли ми дивимося на Всесвіт, між видимою матерією та спостережуваними гравітаційними ефектами існує велика невідповідність. Простіше кажучи, гравітації набагато більше, ніж може створити звичайна, або баріонна матерія – та, що складає зірки, планети й міжзоряний пил.
Це можна помітити, наприклад, за швидкістю обертання зовнішніх частин галактик, яка значно вища, ніж повинна бути, виходячи з їхньої маси. Також темна матерія проявляється у викривленні простору-часу навколо масивних об’єктів. Виходячи з цих вимірювань, вчені підрахували, що темної матерії у шість разів більше, ніж звичайної.
Але ми не знаємо, що таке темна матерія. Ми не можемо виявити її безпосередньо – вона не випромінює світло й майже не взаємодіє з оточуючим Всесвітом, за винятком гравітаційного впливу. Можливо, ми ніколи не зможемо дізнатися її природу, але науковці не збираються зупинятися, поки не вичерпають усі можливі методи дослідження.
Експеримент у космосі
Саме тут у справу вступає дослідницька група Фукса. Їхній експеримент буде запущений на орбіту Землі на борту супутника Jovian-1. Після запуску супутник протягом двох років обертатиметься навколо нашої планети.
«Наш експеримент унікальний – ми будемо левітувати графіт між магнітами, які в умовах невагомості стануть надзвичайно чутливими до слабких сил», – пояснює Фукс.
«Якщо темна матерія має достатньо високу щільність, її “темний вітер” м’яко зрушуватиме наші левітуючі частинки на вимірювану величину – і ми зможемо вперше її зафіксувати».
Jovian-1 буде приблизно розміром із коробку для взуття та міститиме кілька експериментів, розроблених студентами з Університету Саутгемптона, Університету Портсмута та Університету Суррея (Велика Британія). Команда планує запустити супутник на початку 2026 року, тож на результати доведеться почекати.
Але навіть якщо експеримент не зафіксує темну матерію, його результати все одно можуть дати важливу інформацію про цю загадкову субстанцію.
«Існують теорії, які припускають, що взаємодія темної матерії може бути настільки інтенсивною, що вона не проникає крізь атмосферу або гори, під якими розташовані детектори. Це могло б пояснити, чому жоден із масштабних земних експериментів не дав переконливих доказів її існування», – зазначає Фукс.
«Наша місія – перша у своєму роді, яка використовує левітуючі технології в космосі. Ми сподіваємося, що вона стане доказом принципу, що темну матерію можна виявити за межами Землі».