Пошуки таємничої темної матерії йдуть глибоко під землю
Новий етап "полювання" за таємничою темною матерією, невидимої, але поширеною у великих кількостях складової частини нашого Всесвіту, почався і йде повним ходом в підземній лабораторії, що знаходиться на глибині близько 2.5 кілометрів нижче поверхні Онтаріо в Канаді. Проект, що отримав назву COUPP-60 (Chicagoland Observatory for Underground Particle Physics), являє собою ємність, заповнену 60 літрами суміші очищеної води і CF3I - пенотворчого компонента, зазвичай використовуваного у вогнегасниках.
Температура і тиск рідини в ємності підібрані і стабілізовані таким чином, що вона знаходиться майже біля точки кипіння. Для початку кипіння, тобто до утворення бульбашок пари рідини, їй, рідини, потрібно передати ззовні лише крихітна кількість енергії. Саме ця енергія у дуже рідкісних випадках може бути передана при взаємодії частинок темної матерії з частинками звичайної матерії, що призведе до появи бульбашок пари в рідині. Від впливу нейтронів та інших елементарних частинок, які можуть прибути ззовні, ємність з рідиною захищена басейном, заповненим 26 500 літрами води.
Як вважають вчені, на частку таємничої темної матерії припадає велика частина усього, що існує у Всесвіті. І хоча вона абсолютно невидима, її наявність можна виявити за її гравітаційним силам, які, згідно наявним теоріям, утримують разом складові частини галактик і інших масивних космічних утворень. Темна матерія, ймовірно, складається з частинок екзотичних типів, які рідко зустрічаються і слабо взаємодіють зі звичайною матерією. Таким чином, існує чимала ймовірність того, що величезні кількості частинок темної матерії проходять крізь атоми вашого тіла, не зачіпаючи нічого на своєму шляху.
Але в дуже рідкісних випадках частинки темної матерії повинні зіткнутися з частинками звичайної матерії, факт чого можна зареєструвати датчиками експерименту COUPP-60. "Нашою метою було створення самого високочутливого датчика, який зміг би "побачити" сигнали від частинок, яких ми не знаємо і природу яких ми ще не розуміємо", - розповів Х'ю Липпинкотт (Hugh Lippincott), вчений з Національної лабораторії Фермі американського Міністерства енергетики, фахівці якої займалися проектуванням, виготовленням і установкою датчика експерименту COUPP-60.
На жаль, деякі частинки "нетемной" матерії проходять всередину датчика, незважаючи на наявність захисного водного шару, що призводить до появи бульбашок пари рідини датчика. Поки що дослідники допрацьовують неймовірно складні методи, які дозволяють відкинути помилкові сигнали, які реєструються набагато частіше, ніж сигнали від частинок темної матерії. "Події, джерелом яких є частинки темної матерії, відбуваються вкрай рідко, не частіше декількох разів на рік", - розповідає Х'ю Липпинкотт.
За досить короткий проміжок часу роботи датчика COUPP-60 було зареєстровано декілька випадків появи бульбашок пари. Але тільки через деякий час вчені зможуть впевнено сказати, чим викликана їх поява, темною матерією або чимось більш приземленим.
Слід зауважити, що експеримент COUPP-60 є одним з низки підземних експериментів, що полюють на темну матерію. Серед інших експериментів можна виділити експеримент XENON Dark Matter Project, проведений в Італії, експеримент LUX (Large Underground Xenon) в США, у Південній Дакоті, і експеримент SuperCDMS (Cryogenic Dark Matter Search) в США, в Міннесоті. Крім цього, на борту Міжнародної Космічної Станції функціонує датчик Alpha Magnetic Spectrometer, за допомогою якого вчені так само сподіваються зареєструвати невловимі частинки темної матерії. Обладнання всіх датчиків постійно оновлюється і модернізується, що робить їх все більш високочутливими і дозволяє сподіватися на швидке виявлення темної матерії, що дозволить вченим пояснити деякі загадки Всесвіту.