Вчені збираються отримати темну матерію в лабораторії
В даний час у більшості вчених-фізиків та астрофізиків не виникає жодних сумнівів щодо факту існування таємничої темної матерії. Згідно зібраним вченими даними на частку темної матерії припадає п'ять шостих частин всієї матерії у Всесвіті, але її не можна побачити, помацати і виявити ніякими методами, крім вивчення вторинних ефектів її впливу. У питанні вивчення темної матерії вчені з Массачусетського технологічного інституту повернулися до старого принципу, выражаемому відомою приказкою "Якщо гора не йде до Магомета, Магомет іде до гори". Замість того, щоб займатися пошуками невідомо чого і невідомо де, вчені зараз створюють установку, в надрах якої будуть "народжені" і розібрані на складові частини частинки темної матерії, вивчення яких дозволить довести або спростувати існуючі теорії щодо темної матерії.
Як всім добре відомо, фотон, частинка світла, не має маси спокою. Саме тому фотони світла можуть рухатися зі швидкістю світла, не порушуючи постулат теорії відносності Ейнштейна, який свідчить про те, що нічого, що володіє масою, не може рухатися зі швидкістю світла. Але у світі екзотичних частинок темної матерії, згідно з деякими теоріями, існує якась частинка, яка нагадує фотон світла, але володіє при цьому певною масою. Ймовірність існування такої частинки, "масивного фотона", була виведена з розрахунків деяких видів гравітаційних взаємодій, взаємодій, які утримують разом складові частини обертових галактик, які інакше повинні були б розлетітися в сторони під впливом відцентрових сил.
І саме пошуки "масивного фотона", що має строго певну енергію, будуть головною метою експерименту DarkLight, попередня реалізація якого була розпочата вченими Массачусетського технологічного інституту. Слід зауважити, що ці пошуки будуть ґрунтуватися не тільки на голій теоретичної бази, вчені вже отримували перші "натяки" про існування "масивного фотона" серед результатів проведення інших експериментів.
"Якщо нам вдасться отримати докази існування "масивного фотона", це, без сумніву, стане одним з головних відкриттів століття" - розповідають вчені, - "Існування такої частинки знаходиться за межами наших знань і поза нашого розуміння про будову матеріального світу. І така частинка абсолютно не вписується в рамки Стандартної Моделі, основи всієї фізики елементарних частинок".
Установка експерименту DarkLight, з допомогою якої будуть вестись пошуки частинки, умовно названої "A prime", буде використовувати прискорювач частинок, що знаходиться в Лабораторії Джефферсона. Цей прискорювач виробляє дуже тонкий промінь електронів, що містить у собі близько мегавати енергії. "Це - величезна енергія" - пишуть учені, - "Будь-який матеріальний об'єкт, поміщений в такий промінь електронів, обов'язково буде порушене ним і зруйнований". Коли в область дії променя електронів потрапить "масивний фотон", гіпотетична частинка "A prime", вона розпадеться, зробивши на світ дві інші певні частки, що мають певне значення енергії. І саме на пошук цих двох частинок в строго певних пропорціях будуть налаштовані високочутливі датчики установки DarkLight.
Згідно з планами, у вчених займе ще два роки підготовка та налаштування обладнання експерименту DarkLight. Ще мінімум два роки піде на збір даних про мільйони і мільярди зіткнень електронів, в ході яких будуть зареєстровані дуже невеликі аномалії. І тільки тоді, коли кількість зібраних даних забезпечить необхідне значення показника статистичної достовірності сигма, можна буде говорити про зроблене відкриття.
Незважаючи на те, що основною метою проекту DarkLight є пошук гіпотетичної частинки "A prime", дані, зібрані в ході цього експерименту, дуже добре підійдуть і для пошуків відповідей на інші фундаментальні питання ядерної фізики. Наприклад, цей експеримент дозволить більш точно вивчити природу процесів, що відбуваються в зірках, у результаті яких об'єднуються ядра вуглецю і гелію, виробляючи на світ ядро кисню. Вчені вважають, що саме таким чином вийшов весь кисень, який знаходиться зараз у Всесвіті.
Проведення експерименту DarkLight ведеться за підтримки американського Міністерства енергетики, а беруть у ньому участь вчені з лабораторії прискорювачів Jefferson National Accelerator Facility, університету Хемптона у Вірджинії, Арізонського університету, лабораторії ядерної фізики Массачусетського технологічного інституту.