Добро пожаловать, Гость. Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.
Не получили письмо с кодом активации?
rss

Автор Тема: Тёмная материя  (Прочитано 4815 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Евгений

  • Патриарх форума
  • *****
  • Сообщений: 990
  • Репутация: +145/-0
Тёмная материя
« : 08 Февраль, 2012, 14:52:16 »
Андрей РОЖЕН,
член Национального союза кинематографистов


Не исключено, что рядом с нами существует другой, невидимый, мир — более богатый и удивительный


Мне, кажется, улыбнулось редкое кинематографическое счастье, как сказал бы классик, «сбылась мечта идиота»: удалось получить финансирование на съемку документального, точнее — научно-художественного фильма о нынешних совершенно невероятных достижениях физиков. Причем не только европейских, российских, японских или американских, но и украинских. Собственно, читатель еженедельника «2000» может составить представление, о чем пойдет речь в будущем фильме, по моим публикациям.

Так получилось, что в последнее время физики стали моими лучшими друзьями и собеседниками. Я часто слушаю рассказы исследователей о своей работе и разделяю их легкую грусть по поводу того, что научная деятельность почти не финансируется в родной стране. Однако еще более их (и меня!) расстраивает то, что мирового значения достижения украинских физиков почти не интересуют соотечественников. Даже напечатать серьезный материал об их достижениях нельзя в наших СМИ, кроме «2000». И это в то время, когда в западной прессе сообщают о делах в ЦЕРНе на первых полосах!

Чтобы принести извинения исследователям и как-то вовлечь читателей в мир интереснейших проблем, я и готовлю этот фильм. Надеюсь, если народ узнает не только о том, что он живет во времена величайших естественно-научных открытий, но и во времена, когда, не исключено, придется переписывать школьные и вузовские учебники физики, поскольку они устаревают на глазах, он начнет читать запоем о тех замечательных событиях, современником которых ему невольно пришлось стать...

Пока же поверьте на слово: если бы читателю повезло побывать в лабораториях физиков, которые занимаются изучением, к примеру, так называемой темной материи, он был бы потрясен. Здесь изучаются проблемы, перед которыми меркнет многое из того, о чем витийствуют ведущие современные фантасты.

Вот что об этом рассказал заведующий отделом физики лептонов Института ядерных исследований НАНУ (Киев) доктор физико-математических наук Федор Даневич.
— Сегодняшнее состояние физики темной материи крайне интересно. Это одно из самых захватывающих направлений как космологии, астрофизики, так и физики элементарных частиц и высоких энергий. Что касается названия, оно не совсем удачное. Его лучше было бы изменить на «невидимую материю», поскольку эта гипотетическая материя совершенно не взаимодействует с электромагнитным излучением (а значит — не видна).

Темная материя была открыта в результате более чем семидесятилетних усилий астрономов и астрофизиков. Они показали, что нельзя объяснить многие наблюдаемые явления во Вселенной без дополнительной массы. Вот так ее и ввели из чисто теоретических соображений, совсем не понимая, что она собой представляет. Считается, что темная материя составляет около четверти массы Вселенной. Еще около 70% приходится на темную энергию. Так что мы не знаем, из чего «сделаны» 95% Вселенной! Это — вызов ученым XXI века.

А началось все еще в конце 30-х, когда швейцарский астроном Фриц Цвикки, исследуя скорости галактик в скоплениях, понял, что они слишком большие, — не хватает силы притяжения, чтобы их удержать. И нужно ввести в несколько раз большую массу, чтобы объяснить такое их поведение. Потом были наблюдения астрономов за вращением галактик. Тут тоже не хватало массы. Более серьезное подтверждение все это получило сейчас, когда с помощью спутников начали измерять характеристики реликтового излучения Вселенной.

Поиски темной материи ведутся разными способами. Первый — это поиск нейтрино с очень большой энергией, которые могут возникать в результате аннигиляции частиц темной материи на Солнце. Например, на Южном полюсе, на антарктической станции Амундсен — Скотт такие нейтрино ищут с помощью нескольких тысяч светочувствительных датчиков, вмороженных в лед на глубине от 1,5 до 2,5 км.

Более прямой путь ее обнаружения — узнать, как взаимодействуют частицы темной материи с обычной материей. То есть предполагается, что эти частицы с крайне малой вероятностью могут взаимодействовать с ядрами материи, передавая им очень малую энергию.

Начиная с конца девяностых, группа DАМА* из Италии (с которой мы тесно сотрудничаем в поиске других редких процессов) ищет темную материю в подземной лаборатории Гран Сассо. Она расположена в тоннеле на глубине свыше километра для защиты от космических лучей. Кроме того, у них детектор окружен мощным слоем пассивной и активной защиты.

Группа DАМА больше десяти лет наблюдает на сцинтилляционных детекторах некие сигналы, интенсивность которых меняется в течение года по синусоиде. Как они объясняют, это следствие того, что Земля вращается вокруг Солнца и периодически то летит навстречу потоку темных частиц, то за ним.

У физиков много сомнений на сей счет, и они постоянно пытаются найти какие-то ошибки в этом эксперименте (уж очень велико значение полученного результата!). Группа DАМА на нападки коллег отвечает с иронией — дескать, предельно аккуратно выполняется их эксперимент.

На конференции в Мюнхене, проходившей в сентябре 2011 г. (а это конференция самого высокого уровня), исследователи представили настолько точные данные, что еще одно возражение против их результатов (о возможной имитации эффекта космическими лучами, малая часть которых проникает даже на такую глубину) было отброшено.

Самое интересное, что в последние годы появились сообщения и других групп о сигналах, которые могут быть вызваны темной материей. Одна из них в Соединенных Штатах работает на другом оборудовании, с полупроводниковыми детекторами (и опять таки расположенными глубоко под землей). Они тоже видят похожий, хотя и очень слабый, эффект. Это заставляет физиков с большим доверием относиться к подобным сообщениям.

На конференции еще одно сообщество ученых — Cresst** — также заявило, что регистрирует события, которые могут быть вызваны темной материей. Масла в огонь подлило известие о еще одном эксперименте, проводимом в США по совершенно другой методике, — с помощью охлажденных до сверхнизких температур германиевых болометров. Здесь тоже наблюдались эксцессы. Пока ученые об этом говорят осторожно (тем более что они всегда критиковали результаты группы DАМА). Но ситуация крайне интересная. Тут даже авторы детективных романов могут позавидовать столь резким и неожиданным поворотам и коллизиям.

Если на этом направлении получат уверенный сигнал, мы станем перед довольно сложной проблемой, так как все эксперименты говорят по-разному о темной материи. На конференции прозвучала гипотеза, что темная материя это не что-то однородное, а смесь разных частиц. Если это так, то задача становится куда сложнее, чем предполагалось вначале.

Даже то немногое, что открыто, породило «крамольные» предположения, что теория гравитации Ньютона не совсем правильная. Вот те на! И будто бы она в больших масштабах действует по-иному, чем в малых. Однако не все наблюдаемые факты такая модифицированная теория гравитации может описать...

Но есть и более радикальные модели. В некоторых разрабатываемых теориях, делающих «глубокий подкоп» под современную физику, существуют предположения, что объяснить все можно, если допустить многомерность (и даже бесконечномерность!) пространства. Мол, могут существовать дефекты пространства (их называют доменными стенками, суперструнами). Эти объекты являются как бы остатками каких-то многомерных пространств. Все развивается в таком загадочном направлении, столько предлагается самых невероятных кандидатов на роль темной материи, что только русалок, дриад и кентавров не хватает в микрофизике! Уже очевидно, что темная материя и темная энергия требуют от нас сделать скачок в нашем сознании. Видимо, придется создать совершенно иную физику.

И здесь ясно, что нужны новые, все более чувствительные эксперименты. Мы участвуем в большом европейском проекте, который называется EUREC***. Цель его — поиск темной материи с помощью примерно тонны охлажденных до сверхнизких температур различных кристаллов. Он рассчитан на много лет. Для его реализации были привлечены ученые из Германии, Франции, Великобритании, Испании, Украины, а также ЦЕРНа и Объединенного института ядерных исследований в Дубне.

От Украины в проекте принимает участие группа из Института ядерных исследований НАНУ. Сейчас идет разработка необходимых детекторов, в частности сцинтилляционных. И оказывается, что мы участвуем в таком потрясающем эксперименте благодаря тому, что у нас не только сохранились, но и продолжаются разработки по технологии роста кристаллов на уровне, подчас недоступном в других странах! В этом мы возлагаем большую надежду на Институт сцинтилляционных материалов в Харькове.

Благо директор института академик НАНУ Борис Викторович Гринев хорошо понимает необходимость развития не только прикладных, представляющих коммерческий интерес исследований, но и фундаментальной науки. Поэтому мы продуктивно сотрудничаем с этим институтом. Ведь подчас нужны какие-то совершенно новые материалы. Такие разработки за рубежом стоят столько, что ученым и в голову не приходит обращаться к большим компаниям с такими просьбами. А мы всегда можем попросить Бориса Викторовича разработать какой-нибудь новый кристалл (о котором, бывает, написано в учебниках, что его невозможно вырастить), и, глядишь, через несколько месяцев получаем первые образцы для исследований.

Но есть много проблем. Главная из них — сделать сцинтилляторы без примесей радиоактивных элементов. А они есть везде и излучают радиацию. Это фон, мешающий поиску темной материи. Сцинтиллятор должен быть очень чистым. Как показывает опыт группы DАМА, для таких разработок нужны большие средства. Учитывая кризис, необходимых денег нет не только в Украине, но и в Европе. Тем не менее мы продолжаем вести некоторые совместные разработки таких сцинтилляторов.


    _____________________
    * Участники проекта по изучению темной материи
    ** Создало криогенный детектор темной материи с одноименным названием
    *** В круг его интересов входит исследование самых разнообразных научных проблем

Полный текст статьи по адресу: http://2000.net.ua/2000/aspekty/intel/78112
« Последнее редактирование: 08 Февраль, 2012, 16:55:44 от Константин »
Евгений Сердюков