05.12.2011

Физики рассчитали предел массы частиц темной материи

Два физика из Университета Брауна установили для частиц темной материи нижний предел массы, которую те могут иметь. Предел оказался настолько высоким, что поставил под сомнение все проводимые на Земле эксперименты по поиску этих частиц. Чтобы заявить об этом публично, в статье, они не делали ни экспериментов, ни собственных наблюдений, а просто воспользовались открытыми данными, полученными одним из телескопов НАСА (Fermi Large-Area Telescope) во время его наблюдений за несколькими карликовыми галактиками.

Карликовые галактики, как считается, отличаются тем, что в них очень много темной материи, потому что иначе, одной только гравитацией, характер движения звезд в них объяснить невозможно. Считается также, что, сталкиваясь между собой, эти загадочные частицы темной материи, чем бы они ни являлись на самом деле, аннигилируют, порождая другие частицы, в том числе тяжелые кварки и лептоны, что, в конечном счете, должно привести к образованию фотонов с энергией в гамма-диапазоне. А эти фотоны, представляющие собой "подпись" темной материи и идущие потоком из центров галактик, где она концентрируется, уже можно зарегистрировать.

Исследователи Саввас Кушиаппас и Алекс Геринджер-Самет изучали данные по гамма-излучению, полученные в ходе трехлетнего наблюдения за семью карликовыми галактиками. Они сравнивали излучение, идущее из этих галактик, с тем, которое идет из пространства, их окружающего, где темной материи намного меньше. На основе этого им удалось вычислить число аннигиляций частиц темной материи, узнать их плотность, и впоследствии - количество частиц в галактиках, а уже исходя из этого, зная полную массу темной материи в каждой из исследуемых галактик, они вычислили минимальную массу одной частицы. По расчетам, она никак не может быть меньше сорока гигаэлектронвольт.

Есть несколько кандидатов на статус частицы темной материи, из них вимпы (гипотетические частицы со слабым взаимодействием) наиболее популярны. Их ищут сразу в нескольких экспериментах с подземными детекторами, таких, как DAMA, XENON или CRESST, однако эти поиски ведутся на основе предположений о том, что масса вимпов находится в пределах 7-12 гигаэлектронвольт, на эти массы, соответственно, рассчитаны и детекторы. Если данные теоретиков из Университета Брауна окажутся верными (а в такой простой по алгоритму задачке вероятность отсутствия ошибки очень велика), то исследователи, работающие в рамках этих экспериментов, рискуют оказаться в незавидном и смешном положении человека, ищущего ночью потерянный кошелек под фонарем, потому что там светлее.

Источники:

1. rnd.cnews.ru