როგორ აპირებენ მეცნიერები ბნელი მატერიის აღმოჩენას


დიდი ხნით ადრე, სანამ მატერიის ატომური თეორია შეიქმნებოდა, მეცნიერებმა იცოდნენ, რომ ჰაერი რეალურად არსებობდა, მიუხედავად იმისა, რომ უჩინარი იყო. ისინი ხედავდნენ ჰაერის მოქმედებას, როცა ქარი ხეებზე ფოთლებს აშრიალებდა.

ანალოგიურად ჩვენ ვხედავთ სხვა უხილავი ძალის მოქმედებას მთელი კოსმოსის მასშტაბით გალაქტიკებში არსებული ვარსკვლავების მოძრაობაზე დაკვირვებით. თუმცა ჯერჯერობით არ ვიცით, რისგან შედგება ეს მისტიკური „ბნელი მატერია”.

ამჟამად დეტექტორების ახალი თაობა – რომელთაგან ერთ-ერთი ავსტრალიაში, ვიქტორიაში მდებარე ოქროს მაღაროში შენდება – იმედს გვაძლევს, რომ ბნელი მატერიის საკითხს მცირეოდენად მაინც მოეფინება ნათელი.

ზოგიერთი მეცნიერული მოდელი წინასწარმეტყველებს, რომ ბნელი მატერიის შემადგენელი ნაწილაკი საკუთარი თავის ანტინაწილაკიცაა. ამას მივყავართ გასაოცარი დასკვნისკენ, რომ თუკი ბნელი მატერიის ორი ნაწილაკი ერთმანეთთან კონტაქტში შევა, მოხდება მათი ანიჰილაცია და შედეგად ან ეგზოტიკური ნაწილაკები, ან რადიაცია წარმოიქმნება.

თუკი ანიჰილაცია ნაწილაკებს წარმოშობს, მაშინ კოსმოსში მდებარე დეტექტორები, როგორიცაა საერთაშორისო კოსმოსური სადგურის ალფა მაგნიტური სპექტრომეტრი (ამს), დააფიქსირებენ მაგალითად პოზიტრონების უჩვეულო რაოდენობას. თუკი ანიჰილაციის შედეგი რადიაციაა (ან თავად პოზიტრონებიც ანიჰილაციას განიცდიან), მაშინ რადიაციას მაღალენერგეტიკული გამა სხივების ფორმა ექნება, რის აღმოჩენასაც ნასას ფერმის სახელობის გამა სხივების კოსმოსური ტელესკოპი შეძლებს, რომელიც დედამიწის გარშემო მოძრაობს ორბიტაზე.

საერთაშორისო კოსმოსურ სადგურზე განთავსებული ალფა მაგნიტური სპექტრომეტრი
შეიძლება ბნელი მატერიის ნიშნების აღმოჩენაში დაგვეხმაროს

 

თუ ეს ასეა, სიგნალი ყველაზე ძლიერი იქნება იქ, სადაც ბნელი მატერიის სიმკვრივე უმაღლესია. ეს რეგიონი შეიძლება ჩვენი გალაქტიკის ცენტრში მდებარეობდეს, რისი მიზეზიც მჭიდროდ განლაგებული ვარსკვლავებისა და ზემასიური შავი ხვრელის გრავიტაციაა.

სამწუხაროდ შავ ხვრელებსა და ახლომდებარე აფეთქებულ ვარსკვლავებს შეუძლიათ ანიჰილირებული ბნელი მატერიის მსგავსი სიგნალი წარმოქმნან. ეს კი ართულებს ბნელი მატერიის სიგნალის გარჩევას შავი ხვრელის ან ზეახლის ექოსგან.

თუმცა თუკი წავაწყდებით ბნელი მატერიის გროვას, რომელიც გამა სხივებში მკვეთრად ანათებს, და ახლომახლო ვარსკვლავები იშვიათობა იქნება, შეგვიძლია უფრო მეტად ვიყოთ დარწმუნებული, რომ ბნელი მატერიის ნიშნებს წავაწყდით.

საბედნიეროდ არსებობს მსგავსი ობიექტები და ისინი ირმის ნახტომის გალაქტიკას უვლიან გარს, ცნობილი როგორც ულტრა-მკრთალი ჯუჯა სფერული გალაქტიკები. მათგან ჯერჯერობით გამა სხივების გამოყოფა არ დაფიქსირებულა, თუმცა არსებობს მინიშნებები, რომ მათში რაღაც საინტერესო ხდება.

ბნელი მატერიის ბუნებაზე ლაბორატორიაში უშუალოდ დასაკვირვებლად მისი შემცვლელი არ არსებობს. შეიძლება ცერნის დიდ ადრონულ კოლაიდერში ნაწილაკების შეჯახებისას ბნელი მატერია წარმოიქმნას, რა დროსაც დეტექტორებს ისე გავლის, რომ აღმოჩენაც კი ვერ მოხერხდება. საჭირო იქნება შეჯახებამდელი და მის შემდეგ არსებული ენერგიების გაზომვა. თუკი ერთმანეთს არ დაემთხვევა, გამოდის, რომ ენერგიის ნაწილმა ბნელი მატერიის სახე მიიღო.

დიდმა ადრონულმა კოლაიდერმა შესაძლოა ბნელი მატერიის ნაწილაკები წარმოქმნას

 

არსებობს სხვა გზაც – ჩვენს გალაქტიკაში ბუნებრივად წარმოქმნილი ბნელი მატერიის აღმოჩენა, რომელსაც დედამიწა ყოველ წელს ჩაუვლის ხოლმე. ეს იმ შემთხვევაში მოხდება, თუკი უჩინარი ბნელი მატერია ატომის ბირთვს პირდაპირ შეეჯახება.

ვიდრე ამ სტატიას კითხულობდით, შესაძლოა ბნელი მატერიის ნაწილაკმა სხეულიდან უკვე მოგწყვიტათ ერთ-ერთი ატომი. ნაკლებ სავარაუდოა, რომ გეგრძნოთ, რადგან მსგავს საკითხებში ადამიანები ცუდი დეტექტორები ვართ. თუმცა უკეთესი ვარიანტი ამჟამად შენდება.

უნივერსიტეტთა საერთაშორისო შეთანხმებით კვლევითი სააგენტოები ავსტრალიის ქალაქ სტაუელში აგებენ ფიზიკის მიწისქვეშა ლაბორატორიას კილომეტრის სიღრმეზე მდებარე ოქროს მაღაროში. მასში განთავსებული იქნება მსოფლიოში პირველი ბნელი მატერიის დეტექტორი სამხრეთ ნახევარსფეროში, ცნობილი, როგორც SABRE.

მის ზემოთ განთავსებული ქვის ფენები კოსმოსიდან წამოსულ რადიაციას დაბლოკავს, რათა მგრძნობიარე დეტექტორებზე გავლენა არ მოახდინოს. შედეგად გარანტია გვექნება, რომ მხოლოდ უჩინარი ბნელი მატერია გაივლის მყარ ქვის ფენებში და ზოგჯერ დეტექტორთანაც შევა კონტაქტში.

წამყვანი მეცნიერები სტაუელის ოქროს მაღაროში.
უკანა ფონზე რადიაციის საზომი მოწყობილობაა

 

SABRE-ს ექსპერიმენტი მოიცავს ულტრა-წმინდა ნატრიუმის იოდიდს, რომელიც დაიფარება თალიუმით, რადგან ის რადიაციის უჩვეულოდ დაბალი დონით გამოირჩევა. ამ უნიკალურ კრისტალს, რომელიც პრინსტონის უნივერსიტეტის პროფესორმა ფრენკ კელაპრაისმა შექმნა, ზოგჯერ ბნელი მატერიის ნაწილაკები შეეჯახებიან და ატომის ბირთვს ბილიარდის ბურთივით მოისვრიან. შეჯახების მომენტში ატომის ენერგეტიკულობა მოიმატებს და ზედმეტ ენერგიას მაღალენერგეტიკული გამა სხივების სახით გამოაფრქვევს.

ნატრიუმის იოდიდის კრისტალი ბუნებრივი სცინტილატორია, გამა სხივებთან კონტაქტისას ის ოპტიკურ სინათლეს გამოასხივებს, რის აღმოჩენასაც კრისტალის გარშემო განლაგებული მგრძნობიარე კამერები შეძლებენ. ასე რომ მოჩვენების მსგავსი მატერიის ძიებისას ჩვენ ვეძებთ სიბნელეში არსებულ მკრთალ გაელვებებს.

არსებობს იმედი, რომ ბნელ მატერიასთან დაკავშირებულ ბურუსს საბოლოოდ ნათელი მოეფინება და შევძლებთ ამ მისტიკური სუბსტანციის შემადგენლობის გამოკვლევას. ბოლოს და ბოლოს, ის ხომ ხუთჯერ უფრო მასიურია სამყაროს იმ ნაწილთან შედარებით, რომლის დანახვაც შეგვიძლია.

iflscience.com

Advertisements

დატოვე კომენტარი

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / შეცვლა )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / შეცვლა )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / შეცვლა )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / შეცვლა )

Connecting to %s

%d bloggers like this: