Следы Большого Взрыва стали подтверждением темной энергии

Параметры микроволнового фонового, или реликтового, излучения подтвердили теорию о существовании темной энергии и темной материи. Такое заявление сделали ученые, опубликовавшие результаты длительного наблюдения этого излучения в статье в журнале The Astrophysical Journal. Коротко выводы авторов описаны в пресс-релизе Национальной ускорительной лаборатории SLAC.

Микроволновое фоновое излучение равномерно заполняет космическое пространство. Считается, что оно осталось со времен Большого Взрыва. Экспериментально реликтовое излучение было обнаружено в 1965 году. Изучение его параметров может дать астрономам информацию о первых моментах жизни Вселенной. Одной из отличительных характеристик реликтового излучения является высокая степень изотропности. Другими словами, свойства реликтового излучения одинаковы во всех направлениях.

Тем не менее, некоторые параметры микроволнового фонового излучения не являются абсолютно однородными. Авторы новой работы, работающие в рамках эксперимента QUaD (QUEST at DASI - название эксперимента происходит от названия двух приборов), сосредоточились на изучении его температуры и поляризации - направленности колебаний векторов электромагнитного излучения. Солнечное излучение, например, является неполяризованным, так как состоит из волн с различной поляризацией.

Считается, что исходно микроволновое фоновое излучение также было неполяризованным. Однако при столкновении с движущейся материей в реликтовом излучении образовался "сдвиг" поляризации. Составленная участниками проекта QUaD карта микроволнового фонового излучения содержит подробные данные о его поляризации. Изучение этого параметра позволило исследователям сделать выводы относительно особенностей распределения и движения материи в совсем юной Вселенной. По утверждениям ученых, их данные подтверждают космологические гипотезы, включающие темную энергию и темную материю. Некоторые оценки предполагают, что темная материя и темная энергия суммарно составляют до 95 процентов массы-энергии Вселенной. Ни одно из этих явлений на данный момент не обнаружено экспериментально.

Ученые постоянно предпринимают попытки обнаружить темную энергию и темную материю. Недавно появилось сообщение, что результаты работы телескопа "Ферми" не подтверждают существования темной материи. На днях появилась новость, что группа физиков попытается найти загадочную субстанцию при помощи сверхчистых кристаллов йодида натрия.

Физики приступили к повторению скандального эксперимента по поиску темной материи

Группа физиков решила повторить скандально известный эксперимент DAMA/LIBRA по поиску темной материи. Несколько лет назад участники проекта DAMA/LIBRA заявили об обнаружении вимпов - частиц темной материи. Исследователи под руководством Фрэнка Кэлепрайса (Frank Calaprice) из Принстонского университета намерены использовать тот же принцип, однако провести эксперимент в немного измененных условиях. О подробностях опыта пишет портал Nature News.

Темная материя - это теоретически предсказанная, но пока не обнаруженная экспериментально субстанция, которая, по некоторым оценкам, составляет до 23 процентов всей массы Вселенной. Темная материя участвует в гравитационном, но не участвует в электромагнитном взаимодействии. Считается, что элементарными частицами темной материи являются вимпы (название происходит от английского Weakly Interacting Massive Particle - слабовзаимодействующая массивная частица).

Для регистрации частиц загадочной темной материи в разных частях Земли было построено несколько установок. Один из экспериментов по поиску вимпов расположен на глубине 1,4 километра под горой Гран-Сассо в Италии. Он получил название DAMA/LIBRA (Dark Matter Large Sodium Iodide Bulk for Rare processes – "Темная материя: поиск редких процессов при помощи большой массы йодида натрия"). Основу установки составляют 25 сверхчистых кристаллов йодида натрия массой около 250 килограммов. Предполагается, что при прохождении вимпа сквозь такой кристалл электроны в составляющих его атомах начнут колебаться. Такие колебания можно зарегистрировать по возникающим вспышкам света.

В 2000 и 2008 годах группа итальянских физиков, работающих на DAMA/LIBRA заявила о детекции таких вспышек света. Эти результаты вызвали критику со стороны научного сообщества. Скептики, в частности, указывали, что вспышки могут объясняться наличием в кристаллах радиоактивных примесей.

Кэлепрайс и его коллеги намерены поместить ультрачистые кристаллы из йодида натрия в центр детектора солнечных нейтрино Borexino. Эксперимент Borexino также расположен под Гран-Сассо. Регистрацию нейтрино осуществляет детектор, представляющий собой емкость, заполненную 300 тоннами смеси жидких органических веществ. Borexino позволяет отслеживать все поступающие извне сигналы, таким образом ученые смогут отсечь те вспышки, которые произошли не от попадания на кристаллы вимпов, а от столкновения с "посторонними" частицами. Группа Кэлепрайса уже получила финансирование на свой эксперимент от Национального научного фонда США. Сумма гранта составила 150 тысяч.

Итальянские физики, работавшие на DAMA/LIBRA заявили, что не поддерживают новую инициативу. По утверждению руководителя группы, Риты Бернабей (Rita Bernabei), Borexino не обеспечивают надлежащих для поиска вимпов условий. Бернабей отметила, что ни Кэлепрайс, ни другие исследователи не обращались к ней за помощью в создании кристаллов йодида натрия. Получить такие кристаллы независимо затруднительно, так как технология их изготовления является интеллектуальной собственностью группы Бернабей и французской компании Saint-Gobain.