Краткая история астрономии. Том 11. Темная материя

Глава 11-11-3
Попытки. Справка

В течение последних тридцати лет физики искали частицы темной материи огромным числом независимых способов.

Во-первых, поисками занимаются огромные детекторы на благородных газах, которые просматривают сотни килограмм вещества в надежде заметить столкновение вимпов с одним из его атомов. В частности, к таким детекторам относятся установки XENON, CDMS, PandaX и DarkSide.

Во-вторых, некоторые ученые предлагают немного видоизменить этот подход, заменив сжиженный газ массивом сверхпроводящих нанопроводов. Оба этих подхода отталкиваются от успеха нейтринных детекторов, имеющих схожую конструкцию.

В-третьих, на «темные» частицы может указывать недостаток обычных частиц, которые рождаются в столкновениях высокоэнергетических протонов (например, на Большом адронном коллайдере).

В-четвертых, в последнее время разрабатывают детекторы, которые могут «почувствовать» легкие частицы темной материи — например, детекторы ADMX и ABRACADABRA. Наконец, некоторые ученые предлагают искать частицы темной материи по косвенным признакам — по разогреву нейтронных звезд или аннигиляции. Как бы то ни было, ни один из этих способов не дал положительного результата.

В ноябре 2017 года физики из Университета Брауна предложили искать легкие частицы темной материи с помощью квантового испарения жидкого гелия. В каком-то смысле этот подход аналогичен «туманной», «снежковой» и пузырьковой камере, которые основаны на фазовых переходах метастабильного вещества.

Глава 11-11-4
ADMX

Эксперимент ADMX (Axion Dark Matter Experiment) располагается в Центре Экспериментальной Ядерной Физики и Астрофизики (CENPA) в университете штата Вашингтон. Главная задача его – поиск холодной темной материи по методу, использующему большой свехпроводящий соленоид. Магнитное поле, создаваемое им, однородное и составляет 7,6 Тл. Согласно теории, аксионы в таких условиях должны превращаться в низкоэнергетичные фотоны.

Аксионный галоскоп изобрел Пьер Сикиви в 1983 году. После того, как эксперименты в Университете Флориды продемонстрировали практичность аксионного галоскопа, ADMX был построен в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в 1995 году. В 2010 году ADMX переехал в Центр экспериментальной физики и астрофизики (CENPA) Вашингтонского университета.Под руководством доктора Лесли Розенберга ADMX проходит модернизацию, которая позволит ему быть чувствительным к широкому диапазону вероятных аксионных масс и связей темной материи.

Хотя темную материю нельзя увидеть напрямую, ее гравитационное взаимодействие с привычной материей оставляет доказательства ее существования. Сегодняшняя Вселенная не выглядела бы так же без темной материи.Природа темной материи остается одной из величайших загадок физики. Возможно темная материя состоит из аксионов. Аксион — это нейтральная частица, которая чрезвычайно слабо взаимодействует и может производиться в нужном количестве, чтобы составить темную материю. Если темная материя, составляющая большую часть всей материи в нашей Вселенной, является аксионами, ADMX — один из экспериментов, способных ее обнаружить.