Космический детектор намекает на присутствие темной материи

Коллаборация ученых, работающих со спектрометром AMS-02, опубликовала долгожданные результаты, в которых подтверждает регистрацию избыточного числа позитронов, уловленных детектором. Эту информацию можно интерпретировать, как намек на присутствие темной материи, найти которые ученым не удается уже много десятков лет, однако ключевой находки пока так и не сделано.

Согласно весьма популярной сегодня теории, обычная материя составляет лишь около 4% нашей Вселенной, а около 22% приходится на материю "темную" - невидимую и не вступающую с обычной ни в какой вид взаимодействий, помимо гравитационного. Мы никак ее не ощущаем и не можем ощущать, зато в области гравитации влияние ее весьма заметно, она может определять эволюцию звезд и целых галактик. Существуют и гипотезы о том, что могут представлять собой ее частицы, однако до сих пор уловить их не удается.

Поиском темной материи заняты и ученые, работающие с альфа-магнитным спектрометром (AMS-02), установленным на обшивке Международной Космической Станции. Большая команда исследователей во главе с Нобелевским лауреатом Сэмуэлом Тингом ведет строгий учет частиц определенных энергий, попадающих на детектор прибора. Начиная с весны 2011 года он зафиксировал десятки миллиардов подобных событий.

Согласно некоторым моделям, аннигиляция невидимых частиц темной материи в космосе должна порождать другие частицы, в том числе и позитроны. Однако позитроны создают и вполне обычные космические объекты - скажем, пульсары. Чтобы отделить одни позитроны от других, необходимо оценить их энергию: позитроны, рожденные темной материей, теоретически, не могут иметь энергию выше определенного предела, за которым их количество должно резко падать.

Константин Томс, CERN:

Гипотетические частицы темной материи имеют определенную массу, а значит, их аннигиляция может создавать позитроны с энергией не больше какого-то определенного значения. Пока мы эту массу не знаем и не можем предсказать максимальной энергии порожденных ей позитронов, но за этим порогом избыток позитронов должен упасть достаточно резко. Но позитроны могут приходить и от известных космических тел, разгоняясь тяжелыми объектами. Тогда количество позитронов с ростом энергии уменьшается более или менее плавно. Именно то, как будет снижаться количество зафиксированных позитронов с ростом энергии, покажет нам, как обстоит все на самом деле. Пока, судя по графикам, до снижения не добрались, нужно работать на более высоких энергиях.

Пока что AMS достоверно зафиксировал избыток позитронов лишь в пределах энергий до 250 Гэ*В и провел измерения вплоть до 350 Гэ*В. Само по себе это является выдающимся результатом, да и столь точных измерений провести до сих пор еще никому не удавалось. Однако никакого резкого падения обнаружить не удалось, так что пока достоверно сказать, будто эти позитроны создала именно аннигиляция частиц темной материи, нельзя.

По словам работающих с AMS ученых, пока они собрали не более 10% необходимых данных, и в будущем планируют переключить спектрометр на более высокие уровни энергии - быть может, там удастся заметить предсказанное падение и вывести темную материю на свет.