Темные атомы: астрофизики предложили объяснение загадки тридцатилетних наблюдений в итальянской лаборатории
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
Существование во Вселенной скрытой массы — темной материи — сегодня не вызывает сомнений. Она проявляет себя только через гравитацию, удерживая галактики от распада и влияя на распространение света. Все, что мы наблюдаем: звезды, планеты, газ — составляет лишь около пяти процентов Вселенной, остальное — невидимо. Большинство ученых полагает, что темная материя состоит из неизвестных частиц, которые почти не взаимодействуют с обычным веществом.
Возможными кандидатами на роль частиц темной материи предполагаются так называемые WIMP — слабо взаимодействующие массивные частицы. Несмотря на многолетние поиски в ускорителях и подземных лабораториях по всему миру, они не были обнаружены. Однако уже почти три десятилетия работает установка DAMA/LIBRA, которая показывает стабильный и воспроизводимый эффект: сцинтилляционные вспышки в кристаллах йодистого натрия с энергией от двух до шести килоэлектронвольт, число которых увеличивается в июне и уменьшается в декабре, циклично повторяясь из года в год.
Физическую природу этих парадоксальных результатов изучают ученые из НИИ физики Южного федерального университета. Научная школа действует под руководством таких всемирно известных ученых, как доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник лаборатории космических исследований Владимир Корчагин и доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник лаборатории космических исследований профессор Максим Хлопов.
Опираясь на гипотезу «темных атомов», предложенную профессором Хлоповым еще в 2010 году, ученые заключают, что темная материя состоит не из одиночных элементарных частиц, а из нейтральных составных объектов — темных атомов, внутри которых находятся тяжелые многозарядные частицы. Простейший «темный атом» образуется, когда дважды отрицательно заряженная частица связывается с ядром обычного гелия в период его образования в ранней Вселенной.
«Когда такие темные атомы летят сквозь Землю, они сталкиваются с породой, тормозятся и теряют энергию. Они движутся недостаточно быстро, чтобы выбить ядро из кристаллической решетки детектора — именно на таком эффекте основан поиск WIMP в других экспериментах. Но темные атомы могут захватываться ядрами натрия, входящими в состав детектора DAMA/LIBRA, и образовывать с ними слабосвязанное состояние. При этом выделяется энергия в виде гамма-кванта, и его энергия как раз попадает в чувствительный диапазон установки», — рассказал Максим Хлопов.
Для тяжелых ядер йода такой процесс оказывается энергетически невыгодным, и этот факт объясняет, почему другие эксперименты, например, на ксеноне, не видят похожего сигнала: у них просто нет легких ядер, способных захватывать темные атомы.
«Высокая статистическая значимость этого результата — 13,5 стандартных отклонений — казалось бы, вступает в противоречие с отрицательными результатами прямого поиска WIMP в других экспериментах», — поделился Владимир Корчагин.
В программной статье, опубликованной ростовскими астрофизиками в журнале первого квартиля Universe совместно с руководителем эксперимента доктором Ритой Бернабей и сотрудниками лаборатории в Италии, дано детальное объяснение наблюдаемым годовым осцилляциям событий и предложена интерпретация результатов других экспериментальных групп в терминах темных атомов.
Ключевым тестом для этой гипотезы станет австралийская установка SABRE South — первая в Южном полушарии лаборатория по поиску темной материи, аналогичная DAMA/LIBRA. Если она тоже зарегистрирует годичные колебания сигнала, это будет почти окончательным доказательством, что природа скрытой массы раскрыта.
«Если наличие годовых осцилляций событий подтвердится на этой установке, то природу скрытой массы можно считать установленной, открывающей уникальные возможности темных атомов для их практического освоения», — подчеркивает Максим Хлопов.
Пока же ученые ЮФУ продолжают совершенствовать свою модель, рассчитывая электрическое и ядерное взаимодействие темных атомов с обычным веществом, а также учитывая распределение заряда внутри ядер и их возможную деформацию. Кроме этого, они разрабатывают методику ее всесторонней проверки в поисках стабильных многозарядных частиц на коллайдерах в сочетании с астрофизическим поиском эффектов присутствия темных атомов в небесных телах.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
На протяжении десятилетий Тель-Авив воздерживался от этого шага, чтобы не испортить отношения с Турцией. Но после действий Израиля 2023-2026 годов официальная Анкара, как и множество государств мира, неоднократно осуждала Израиль, из-за чего изменилась и его позиция по геноциду.
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Авторы нового исследования провели сравнительный анализ видов паукообразных и выяснили, какие эволюционные и биомеханические факторы делают одних пауков быстрыми, а других — медленными. Параллельно ученые выделили из этой группы рекордсмена по скорости перемещения.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно