Научный взгляд на устройство вселенной
жүктеу/скачать 8,11 Mb. Pdf көрінісі
|
knocking on
| Спутник
БАК Детектор прямых попаданий ПРОСТРАНСТВО УРОВЕНЬ ЗЕМЛИ ПОДЗЕМНЫЙ УРОВЕНЬ Частицы темной материи могут аннигилировать в пространстве, превращаясь в видимые частицы Стандартной модели Темная материя может попадать непосредственно в детекторы, погребенные глубоко в земле Телескоп РИС . 78. Поиск скрытой массы идет в трех направлениях. Подземные детекторы пытаются непосредственно засечь столкновения частиц темной материи с ядрами-мишенями. Возможно, на БАКе удастся получить частицы скрытой массы, которые оставят след в его экс- периментальных установках. А спутники и телескопы, может быть, засекут в космосе свидетельства аннигиляции частиц скрытой массы с образованием видимого вещества 462 МАСШТАБИРОВАНИЕ ВСЕЛЕННОЙ Но эксперименты на БАКе — не единственный способ поис- ка скрытой массы. Факт состоит в том, что физика в настоящее время вступила в потенциально очень интересную эру новых данных, причем не только в области физики элементарных ча- стиц, но и в области астрономии и космологии. В этой главе объ- ясняется, как именно в ближайшее десятилетие будет идти поиск скрытой массы; речь пойдет о трех направлениях поиска. Сначала предстоит выяснить, почему самыми вероятными кандидатами на роль скрытой массы являются частицы с массой масштаба сла- бого взаимодействия; после этого надо подумать, как получить на БАКе эти частицы и опознать их, если эта гипотеза верна. За- тем мы рассмотрим, как приборы, специально разработанные для поиска частиц темной материи, пытаются отследить их при- бытие на Землю и зарегистрировать их слабые, но потенциально различимые взаимодействия. Наконец, мы рассмотрим способы, при помощи которых телескопы и детекторы на земле и в космосе ищут в небе следы аннигиляции частиц темной материи. Все три способа поиска скрытой массы показаны на рис. 78. ПРОЗРАЧНОЕ ВЕЩЕСТВО Нам известна плотность скрытой массы, известно, что она холод- ная (то есть движется медленно по отношению к скорости света), что взаимодействует в лучшем случае чрезвычайно слабо и навер- няка не дает никакого значимого взаимодействия со светом. И это практически все, что мы знаем. Темная материя прозрачна. Мы не знаем ее массы, не знаем, вступает ли она в какие-то взаимо- действия помимо гравитационных, не знаем, как она возникла. Нам известна ее средняя плотность: может быть, в объеме нашей Галактики на каждый кубический сантиметр приходится по од- ной массе протона, а может, компактные объекты с массой, со- ответствующей тысяче триллионов протонных масс, равномерно распределены по Вселенной — по одному на каждый кубический километр. Средняя плотность вещества в том и другом случае ока- жется одинаковой, да и вещества для инициации формирования структур хватит в любом случае. ГОСТИ С ТЕМНОЙ СТОРОНЫ 463 Таким образом, мы знаем, что скрытая масса существует, но не имеем представления о ее природе. Это могли бы быть, к приме- ру, маленькие черные дыры или объекты из других измерений. Скорее всего, это просто новая элементарная частица, которая не вступает в обычные взаимодействия, характерные для частиц Стандартной мо- дели: к примеру, стабильное нейтральное проявление новой физиче- ской теории масштаба слабого взаимодействия, которая, возможно, будет скоро открыта. Даже если дело обстоит именно так, нам все же хотелось бы знать, каковы свойства частицы, составляющей темную материю: какова ее масса, как она взаимодействует и не является ли она частью некоего неизвестного пока класса частиц. Одна из причин, по которым сегодня так популярна интерпре- тация скрытой массы как элементарной частицы, заключается в том, что в пользу этой гипотезы говорят уже упоминавшиеся факты — обилие скрытой массы во Вселенной и значительная доля приходящейся на нее энергии. Удивительно также, что для ста- бильной частицы с массой, примерно соответствующей масшта- бу слабого взаимодействия, который предстоит исследовать БАКу (опять же через формулу жүктеу/скачать 8,11 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|