Как Юпитер поможет поймать темную материю? Ученые предлагают новый метод

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

Представьте себе гигантский газовый шар, настолько огромный, что в нем без труда уместились бы все планеты нашей Солнечной системы. Это Юпитер, владыка планет, окутанный вихрями облаков и хранящий в своих недрах множество тайн. Но, пожалуй, самая интригующая из них связана с… темной материей. Да-да, той самой неуловимой субстанцией, которая, как считается, составляет большую часть массы Вселенной, но при этом умудряется оставаться невидимой для наших приборов.

Невидимая реальность: что мы знаем о темной материи?

Постойте, как можно говорить о чем-то невидимом? Дело в том, что хотя темная материя и не испускает, не поглощает и не отражает свет, ее присутствие выдает себя через гравитацию. Она влияет на движение галактик, на формирование крупномасштабных космических структур. Без нее, как без невидимого клея, Вселенная просто не могла бы существовать в том виде, в котором мы ее наблюдаем.

Юпитер и темная материя, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Представьте, что вы видите, как раскачивается пустая качеля. Вроде бы никого нет, но что-то же приводит ее в движение? Вот и с темной материей так же. Мы видим ее «тень», ее гравитационное влияние, но сама она остается скрытой от глаз.

Новый взгляд на поиск: почему именно Юпитер?

Так вот, вернемся к Юпитеру. До недавних пор вряд ли кто-то всерьез рассматривал планеты как потенциальные детекторы темной материи. Но группа ученых, в которую входят Сандра Роблес и Стефан Мейген-Бергер, решила перевернуть представление о поисках этой загадочной субстанции. Их идея смела и оригинальна: а что, если Юпитер с его мощнейшим гравитационным полем выступает в роли естественной ловушки для частиц темной материи?

Звучит как научная фантастика, не правда ли? Но давайте разберемся. Юпитер — не просто большой, он колоссален. Его гравитация настолько сильна, что он способен захватывать и удерживать даже кометы, обрекая их на разрушение в своих недрах (вспомним хотя бы историю кометы Шумейкеров-Леви 9). Так почему бы ему не захватывать и частицы темной материи?

Набросок предсказанных в работе чувствительностей (νν¯) по сравнению с солнечными границами. Super-K τ τ - границы [20 здесь и далее см. ориг. исследование], Hyper-K νν¯-оценка [28]. Масса испарения для Солнца взята из ссылки. [29]. Используя Юпитер, достигаются энергетические области, недоступные для солнечных поисков. Цитирование: arXiv:2411.04435 [hep-ph]
Автор: Sandra Robles, Stephan A. Meighen-Berger Источник: arxiv.org
Аннигиляция: ключ к разгадке?

Предположим, что Юпитер и правда «ловит» темную материю. Но как нам это заметить? Ученые полагают, что разгадка кроется в процессе аннигиляции. Когда частица темной материи встречается со своей античастицей, они взаимоуничтожаются, высвобождая энергию. И вот тут-то и начинается самое интересное: одним из продуктов этой аннигиляции могут быть нейтрино — легчайшие частицы, способные пронзать практически любую материю.

Черенковское излучение: как увидеть невидимое?

И вот тут на сцену выходят водные черенковские детекторы. Эти хитроумные устройства способны улавливать нейтрино, регистрируя так называемое черенковское излучение. Что же это такое? Представьте себе сверхзвуковой самолет, преодолевающий звуковой барьер. Он создает ударную волну, видимую невооруженным глазом. Похожий эффект, только в мире света, возникает, когда заряженная частица (например, рожденная при взаимодействии нейтрино с водой) движется в среде быстрее скорости света в этой среде. Возникает слабое голубоватое свечение — и есть черенковское излучение.

Рассчитанные здесь 95% чувствительности для Super-K, Hyper-K и ORCA. Показаны текущие ограничения на прямые обнаружения CRESST [9], PICASSO [1] и PICO-60 [2] зеленым, светло-голубым и желтым цветами, соответственно. Серая область показывает, где испарение становится значимым. Цитирование: arXiv:2411.04435 [hep-ph]
Автор: Sandra Robles, Stephan A. Meighen-Berger Источник: arxiv.org
Юпитер как маяк: в ожидании нейтринного сигнала

Итак, что же предлагают ученые? Они предлагают направить водные черенковские детекторы в сторону Юпитера и внимательно следить за потоком нейтрино. Если избыток этих частиц с энергией от 100 МэВ до 5 ГэВ будет исходить именно от газового гиганта, это станет весомым аргументом в пользу того, что Юпитер действительно является ловушкой для темной материи, а в его недрах происходит ее аннигиляция.

Что дальше?

Это смелая гипотеза, которая, безусловно, требует тщательной проверки. Но если она подтвердится, это станет настоящим прорывом в нашем понимании Вселенной. По сути, Юпитер может стать ключом к разгадке одной из величайших тайн современной науки. И кто знает, какие еще удивительные открытия ждут нас на этом пути? Ведь, честно говоря, Вселенная полна загадок, и каждая из них — это приглашение к новому захватывающему исследованию.

1 комментарий

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Ученые впервые наблюдали процесс, давший начало сложной жизни на Земле: как контакт двух простых клеток изменил ход эволюции

Один из самых сложных вопросов в современной биологии — это механизм появления эукариотической клетки. Вся жизнь на Земле делится на простые микроорганизмы (бактерии и археи) и...

Архитектура преисподней: как на самом деле устроен источник магмы Йеллоустоунского супервулкана

Традиционно считалось, что под Йеллоустоуном находится мантийный плюм. Согласно этой классической концепции, глубоко в недрах планеты, на границе земного ядра и мантии, зарождается мощный...

Секрет Саграда Фамилия: почему у самого высокого храма мира предел высоты в 172 метра

В прошлой статье я писал про долгострой, и вот совпадение, тоже храм, в Таиланде. Но если Храм Истины это самый масштабный проект целиком из древесины, то Саграда Фамилия уже самый высокий...

Как первоцветы выживают в суровых условиях ранней весны

Ранняя весна в центральной полосе России — время, когда природа только пробуждается от зимнего сна. Еще в низинах лежит снег, а на полянках появляются первые цветы, это кажется настоящим...

Где находится самый старый пароход в России и почему его сохранили

На набережной Енисея в центре Красноярска стоит пароход, который по праву считается одним из самых старых сохранившихся судов России. Грузопассажирский колёсный пароход «Святитель Николай»,...