Az űrben meg kell keresni a megsemmisülés jeleit
Az űr nem csak a rakéták indítása, hanem egy nagyszerű tudomány, amely pontos méréseken, atomtechnológiákon és a kísérletezők türelmén alapul. Az egyik legfontosabb kozmikus titok a sötét anyag. A "Lente.ru" című versenyen a Kozmonautika Napján a Rosatom nevű alap egyetem kozmofizikai intézetének igazgatója, a NNIU MEPhI Arkady Galper igazgatója.
"Lenta.ru". Az MEPI csak alkalmazott kutatással foglalkozik, vagy van egy hely és egy alapvető tudomány-
Galper. Természetesen székek vannak, amelyek perspektivikus fejlesztéseket hoznak létre Rosatom védnöksége alatt. Például egy "nukleáris traktor", amely többször képes csökkenteni a repülési időt, például a Marsra. Azonban léteznek MEPhI-csoportok, beleértve az enyémet is, amelyek az általános fizika és a kozmológia problémáival foglalkoznak, azaz alapvető kutatások.
Mi ez az eszköz-
Mi, a mítoszok, régóta dolgozunk az űrben - az 1960-as évektől kezdve. Mindig külföldi munkatársaink voltak: az olaszokkal közösen felajánlottuk a "RIM" programot - az orosz-olasz küldetést. Az intézet számára ez új volt. A nagy kísérletünk előkészületei a tudományos berendezések fejlesztésével és részleges tesztelésével kezdődtek az űrben.
Sikerült megnyitnom valami újat,
Mi volt a következő -
Fontos fizikai feladatot állítottunk fel. Az a tény, hogy még a múlt század elején olyan dolog keletkezett, mint a "sötét anyag". A galaxis klaszterek tanulmányozása során figyeltek arra a tényre, hogy mindegyik egy bizonyos "központ" körül forog. Ez a forgás határozza meg a gravitációs erőket, és a galaxisok a sebességük miatt tarthatók, anélkül, hogy a központba esnének. Feltételezték, hogy a klaszter közepén egy olyan anyag van, amely gravitációs tömeggel rendelkezik, és ennek megfelelően ezeket a galaxisokat a forgásuk során a gravitáció miatt tartják. Ami ebben a központban van, senki sem tudta. Úgy tűnt, hogy nincs ott! Vagy láthatatlan volt. Ugyanakkor a sötét anyag a mi univerzumunkban többször nagyobb, mint a szokásos baryon!
Mit tartalmaz ez?
Aztán azt hitték, hogy a sötét anyag sötét részecskékből áll, vagyis azokból, amelyek semmilyen módon nem ragyognak. A sötét anyag törekvése pusztán elméleti volt: a tudósok feltételezéseket tettek a részecskék tömegéről és tulajdonságairól.
Ezek az elméleti számítások azt mutatják, hogy a hipotetikus részecskék nagyon szokatlanok. Először is, semlegesek, vagyis amikor izgatottak, nem ragyognak, mint más részecskék. Másodszor, ezek hatalmasak: nincsenek helyük a standard modellben. A Higgs-bozon felfedezése után semmi új nem található. Valószínűleg folytatódhat a tömeges részecskék felfedezése, amelyből a sötét anyag alkotja. Harmadszor, ezeknek a részecskéknek nagyon kicsi keresztmetszete van a közönséges anyaggal való kölcsönhatásban. Szabadon haladnak keresztül, de gravitációs kölcsönhatásuk van.
Honnan származtak -
Úgy gondolják, hogy a világegyetem fejlődésének korai szakaszában, amikor nagyon nagy energiájú gerjesztés volt, és hőmérséklete elegendő volt az új részecskék előállításához, ezek a részecskék is kialakultak. Mivel nem működtek együtt jól, túlélték a mai korunkat.
Lehetséges-e regisztrálni ezeket a részecskéket -
Ez egy nagyon érdekes kérdés. Ha sötét anyag létezik, akkor létezik a körülöttünk lévő világban - a naprendszerben. Sűrűsége nagyon kicsi, és a valószínűsége, hogy a hipotetikus részecskék ütköznek egymással, szintén nem magas. Azonban kölcsönhatásuk nagyon érdekes eredményhez vezet - az általunk ismert részecskék megjelenése, például egy elektron és egy pozitron. Az ilyen részecskék tömegét hasonló kölcsönhatás során az újonnan létrehozott részecskék energiájába visszük át. Habár a hipotetikus részecskék stabilnak tűnnek, elromolhatnak. Valószínűleg ennek eredményeképpen alapvető részecskék keletkeznek, amelyek ezután az általunk ismert elemi részecskékké alakulnak.
Ezért a világűrben meg kell keresni a sötét anyag megsemmisítésének jeleit is: a kozmikus sugárzás között meg kell jegyeznünk például a pozitronokat és az antiprotonokat. Ez viszonylag ritka részecskék, amelyek bár kozmikus sugárzásban találhatók, rendkívül szabálytalanok.
És szervezte a keresési-
Igen, úgy döntöttünk, hogy antifoszfátokat keresünk. Egy ilyen kísérletet fel lehet gyorsítani, a részecskéket hatalmas energiákra bontva. Ezt például a nagyméretű hadronütközőben végzik.
Van egy másik mód - megfigyelni a sötét anyag súlyos részecskéknek a magokkal való közvetlen kölcsönhatását. Például nagy mennyiségű folyékony xenonból vagy más nemesgázból álló eszközök segítségével. Ott egy nehéz részecske ütközik annak magjával, amelyből ez a gáz áll, és átadja az energiának egy részét, és kiszámoljuk a részecske tömegét, a magtól való eltérésből kiindulva.
Az ilyen kísérleteket nagyrészt földalatti, nagyméretű berendezések végzik. Ezeket "közvetlen kísérleteknek" nevezik. A másik irányba indultunk, kezdve a kozmikus sugárzás patakja heterogenitásának megkeresésére, mondjuk antiprotonokra, ahol úgy tűnhet, nem kellene. Ezt a módszert "közvetettnek" nevezik, mert nem maguk a részecskéket keressük, hanem mi is történt ez ...
A PAMELA kísérlet pontosan erre a célra készült,
Abszolút. Célja, hogy ezeket a sávokat a positronok, az antiprotonok, sőt a hélium elleni áramlásokban keresse, amelyek a sötét anyag részecskéinek megsemmisülése következtében merülhetnek fel.
Sikerült?
A PAMELA tíz évet töltött az űrben, és ez sokat segített nekünk. Különösen azt bizonyította, hogy a spektrum pozitronokkal nincs összhangban a mi elméleti elképzelések száma ezek a részecskék, akkor is, ha figyelembe vesszük az összes ismert tényező részecskekeltés rugók, áthalad a galaxist, és bekerülni a Naprendszert. Ha mindezt számoljuk, látni fogjuk, hogy az áramlás eltérő - a számuk is nő. És az egyik első magyarázat ez a hatás, az úgynevezett PAMELA rendellenes hatás alapján megsemmisülés sötét anyag részecskék egy elektron és egy pozitron. Ez látható az elektronokon, a probléma az, hogy olyan sokan közülük sokkal nehezebb ezt tenni.
Hasonló kép antiprotonokkal. És ez is a PAMELA kísérlet egyik fő eredménye.
És ez megszünteti a sötét anyagkeresést -
Nem, vannak olyanok, akik megpróbálják másképp elmagyarázni eredményeinket. És ez teljesen logikus. Mindazonáltal a PAMELA eredményei nagyon fontosak, mert ez egyike azoknak az eseteknek, amelyek a sötét anyagra utalnak.
Emlékeztetni szeretném Önöket is arra, hogy ebben a megsemmisítési folyamatban elektronok és pozitronok születhetnek. És tud - és gamma-kvantát is! Ha két gamma kvantum van, akkor mindegyikük energiája gyakorlatilag megegyezik a sötét anyag részecske tömegével. Ezen a téren egész kutatási irányok fejlődnek. Például a Gamma-400 projekt Oroszországban. Hamarosan kezdődik egy új korszak a tudományban ...