Физики усомнились в самом сердце тьмы

Физикa ужe зaждaлaсь свoeй дaвнo зaплaнирoвaннoй встрeчи с будущим — oпять и снoвa, снoвa и oпять кoe-ктo oпaздывaeт. Сaмыe пoслeдниe, сaмыe чувствитeльныe пoиски чaстиц, с кoтoрыx, кaк мы думaeм, мoглa бы сoстoять тeмнaя мaтeрия — нeвидимaя субстaнция, нa кoтoрую приxoдится 85% мaссы в кoсмoсe —   ни к чeму нe привeли. Вимпы (WIMP, слaбo взaимoдeйствующиe мaссивныe чaстицы), сии крoшeчныe субaтoмныe чaстицы, прячутся лучшe, чeм думaли физики, кoгдa бoлee 30 лeт нaзaд прeдскaзывaли иx сущeствoвaниe. Либo иx нe сущeствуeт, чтo будeт oзнaчaть нaшe глубoкoe нeпoнимaниe Всeлeннoй. Другиe жe усoмнились в сaмoм сeрдцe тьмы и нaчинaют пoдумывaть o томище, что пора выбросить на свалку истории наши представления о темной материи. Нежели бы темная материя ни была, она отнюдь не учитывается в Стандартной модели физики элементарных частиц, тщательно проверенной теории «почти всего», выкованной в 1970-е годы. Возлюбленная объясняет все известные частицы и все известные силы, в счёт гравитации. Найти суть темной материи и подсветить маршрут к более глубокому пониманию Вселенной —   вот на точно надеются физики. Ну или надеялись. Вимпы должны были пердолить гравитационную силу, которая указала бы на массу ото одной до тысяч масс протона. Если они существуют, вимпы должны описывать нас как невидимый туман, а их шансы сверху взаимодействие с обычным веществом настолько малы, что такая малая толика могла бы пройти сквозь свинец толщиной в светящийся год и не поморщиться. Тем не менее экспериментаторы провели десятилетия, разрабатывая и эксплуатируя детекторы вимпов. Их было хватит много. CDEX, CDMS, CoGeNT, COUPP и CRESST — сие всего лишь самые известные примеры на букву C. Деликатная ебля по поиску любых слабых, редких и мимолетных взаимодействий вимпов с атомами требует изоляции и одиночества, из-за этого большинство детекторов оккупировали пещеры, заброшенные шахты и кое-кто подземные пространства. В его основе треть тонны жидкого ксенона, которая хранится возле температуре в -100 градусов по Цельсию внутри гигантского заполненного водным путем резервуара, погребенного под полутора километрами почвы в Блэк-Хиллс в Южной Дакоте. Тамо, вдали от большинства источников шума, ученые потратили с походом года времени в поисках вспышек, исходящих от ядер ксенона, в которые попадают вимпы. 21 июля они объявили, яко не увидели ни одной. Следующее разочарование поступило 5 Густа от самого мощного ускорителя частиц из всех когда-когда-либо созданных: от Большого адронного коллайдера (Резервуар) в Женеве, Швейцария. В 2012 году, после обнаружения бозона Хиггса — долгожданной последней частицы Стандартной модели, которая наделяет некоторые массой —   многие теоретики считали, что следующим громким результатом ото БАК будет открытие того, как Хиггс (или — или другие гипотетические частицы, похожие на него) помогает пробуждаться вимпам и наполнять космос. Но вместо этого, идеже БАК разбил больше протонов и собрал больше данных, отступление просто испарилась, оказавшись всего лишь статистической случайностью. Взятые вкупе, эти два нулевых результата —   как обоюдоострый ятаган для темной материи, для самого сердца тьмы. С одной стороны, новые ограничения вероятной народ темной материи и взаимодействий вимпов закладывают основу угоду кому) детекторов нового поколения, которые тоже смогут попытать счастья. Эдуард Колб, космолог из Чикагского университета, в 1970-х годах помогал хватить основы для грядущего поколения охотников за вимпами. Симпатия объявил 2010-е годы «десятилетием вимпа», но в данное время признает, что поиск пошел не как было запланировано. «Сегодня наша сестра в еще большей темноте насчет темной материи, нежели были пять лет назад», говорит он. «Вимпы возникли (то) есть простое, элегантное, убедительное объяснение сложного явления», говорит Колб. «У каждого сложного явления уплетать простое, элегантное, убедительное объяснение, которое просто неправильное». В поисках чуда
Охотники вслед вимпами сходятся во мнении, что они элементарно искали недостаточно хорошо, говорит представитель LUX Ричард Гейтскелл. Изо-за неопределенности в отношении точной массы и силы взаимодействия сих неуловимых частиц, область поиска вимпов охватывает восемь порядков величины. Существо детектора, которые охватил бы этот обширный круг, подобно созданию сети для ловли рыб, многие из которых будут размером с эритроцит, а другие —   с место. Гейтскелл и другие охотники за вимпами делают ставки, зачем детекторы побольше будут давать результаты получше, и имеют мероприятия на новое поколение экспериментов с существенно большими размерами и светочувствительности. «Я начал обшаривать 28 лет назад, используя 10-граммовый детектор», говорит Гейтскелл. «Сегодня наш брат используем детектор с третью тонны жидкого ксенона. Близ отсутствии фактических эмпирических свидетельств вимпов, долгие годы их поисков держался Вотан очень убедительный теоретический аргумент их существования. Сие чудо держится на двух спекулятивных ногах. Первая масёл тянется назад к первым моментам космического времени. Непосредственная экстраполяция Стандартной модели перед этой первозданной эпохи предполагает, что вимпы должны были порождаться в огромных количества в плотной горячей плазме, которая заполнила Вселенную запоем (пить же после Большого Взрыва. Большинство этих випов должны были вступить в конфликт друг с другом и аннигилировать, породив обычные частицы. Возражение: примерно в пять раз больше, чем обычной материи. Сие прекрасно соотносится с изобилием наблюдаемой темной материи. Диссольвер измерил бозон Хиггса и показал, что он в 130 крат тяжелее протона, а значит Хиггс является одной с самых массивных из известных частиц. Но взгляды на жизнь квантовой механики предполагают, что масса бозона Хиггса должна лежать неустойчивой и при взаимодействии с известными частицами будет расширяться в триллионы раз, а то и больше. Если только ее неустойчивый рост каким-то образом не отменяется либо — либо не уравновешивается новой, пока не обнаруженной массивной фундаментальной частицей. Такие частицы являются сигнатурным предсказанием суперсимметрии, популярного расширения Стандартной модели, которое заполняет теоретические пробелы, снабжая каждую частицу «суперпартнером». Многие теории суперсимметрии предсказывают, ась? самый легкий суперпартнер должен быть стабильной, нейтральной, легко взаимодействующей частицей — как вимп. Эту неуловимую частицу искал Лагун —   и не нашел —   в ходе последних месяцев работы. «Любопытно, что эти две совершенно отдельные линии доказательства сливаются и ходят слухи, что эти частицы могут существовать, точнейшим образом определяя величина темной материи», говорит Нил Вайнер, теоретик темной материи в Нью-Йоркском университете. «Это сказк вимпа». За последние годы, однако, теоретики заговорили о часть, что вимпы не так чудесны, какими казались. Ты да я называем это безвимповым чудом». Поскольку они предлагают теоретикам заметно больше переменных, с которыми можно экспериментировать, такие модели «темного сектора» могут браться согласованы и вписаны в узкую смирительную рубашку фактов, которые выливаются с последних результатов поисков темной материи. — Теперь, в отдельных случаях мы потеряли путеводную нить чуда вимпа, протяженность доступных моделей огромно. Это площадка, на которой наша сестра просто не знаем куда идти; нам нужно побольше намеков от природы, куда двигаться дальше». В таком случае наша сестра похожи на «пьяного, который ищет потерянные Шлюзы только под фонарями, потому что там светло», говорит Вайнер. «Есть сценарии, которые я просто не можем проверить с помощью наших современных технологий. Наравне и вимпы, некоторые альтернативные кандидаты в темную материю равным образом имеют убедительные теоретические основы. Их относительная неизведанность, говорят некоторые, отчасти обусловлена тем фактом, как они не так богаты феноменологически, как домысел вимпов, предлагают меньше интересных сигналов и вопросов чтобы экспериментаторов и теоретиков. Три сорта нейтрино недостаточно массивны, с тем объяснить темную материю, но в силу наличия народ они также открывают возможность существования четвертого массивного, си называемого «стерильного нейтрино». «Почти все механизмы генерации народ нейтрино требуют существования стерильных нейтрино, и было бы дупелину легко объяснить некоторыми из этих стерильных электрино, собственно, темную материю», говорит Кеворк Абазаджян, идеолог. Ant. практичный Калифорнийского университета в Ирвине. О своей безуспешности она сообщила в конце Ага. Чтобы аксионы объяснили темную материю, они должны были бы прибрать к рукам относительно узкий диапазон масс и быть намного лучше вимпов, а значит обнаружить их было бы всё ещё труднее. «Если мы не нашли вимпы, теоретики легко сделают ставку на аксионы», говорит Питер Грэм, физик Стэнфордского университета, изучающий аксионы и некоторые люди теоретические варианты темной материи. Помимо вимпов и темных секторов, стерильных электрино и аксионов, имеются и еще более экзотические возможности проявления темной материи, пусть бы они и собрались где-то на обочине физики. Черные дыры, которые могли толкать(ся) созданы вскоре после Большого Взрыва, могли бы открыть глаза скрытую массу Вселенной, но тогда им пришлось бы быть налицо в таком изобилии, что мы, вероятно, уже открыли бы их с через других средств. В качестве альтернативы темная материя может фигурировать гиперпространственным отпечатком частиц, которые проходят через скрытое соседнее промер — только вот никаких убедительных доказательств дополнительных измерений маловыгодный возникало на БАКе или на другом ускорителе. Хотя физики терпеть не могут модифицированную гравитацию, ровно по большей части из-за социологии ученых, а безлюдный (=малолюдный) самого научного процесса. Она просто выглядит невыгодный очень красиво в глазах физиков элементарных частиц, говорит Сабинянка Хоссенфельдер, теоретик из Франкфуртского института в Германии. «Изобретение новых частиц — сие хлеб физиков, они делают это всю положение; очевидно, они предпочтут такой вариант». Нет, они обеспокоены тем, ровно идентичность темной материи может просто не вмещать отношения к другим великим тайнам физики, а значит безлюдный (=малолюдный) предложит новых путей к пониманию истинной природы реальности. «Хочется, затем чтоб темная материя не только существовала, но и решила некоторые люди нерешенные проблемы Стандартной модели, — говорит Джесси Талер, физик Массачусетского технологического института. Подчас новые частицы могут заставить вас выдать: «Я сего не заказывал, чей это заказ?». Мы живем в мире, в котором каждое находка приводит к более глубоким и более фундаментальным открытиям, иначе же живем в мире, в котором одни части имеют рифму и семантика, а другие нет? Темная материя предлагает одно изо двух».

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *