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 Исследователям удалось обнаружить у побережья филиппинского острова Лусон останки «Хофуку Мару» — печально известного японского плавучего концлагеря, подорванного торпедой союзников в 1944 году. Затонувший корабль стал братской могилой более чем для тысячи военнопленных, находившихся на борту.
Ученые впервые объединили головной мозг и аналог спинного мозга плодовой мушки в общую трехмерную карту. Результаты показали, как голова и тело обмениваются сигналами. Анализ сети помог выявить распределенную систему контроля: базовыми движениями насекомого руководили местные группы нейронов, тогда как мозг играл лишь роль координатора.
Сам факт того, что после распада Западной Римской империи возникали новые государства, историкам известен давно. Нет сомнений в существовании королевств готов, франков, лангобардов и других постримских политических образований. Авторы нового исследования сосредоточились на более сложном вопросе. Они попытались выяснить, как именно происходило формирование таких обществ на уровне отдельных людей, семей и общин. Впервые благодаря сочетанию генетических и археологических данных исследователи смогли реконструировать развитие одного постримского политического общества, которое располагалось на территории Паннонии.
Исследователи НИУ ВШЭ и МГУ доказали универсальный закон, описывающий время исчезновения популяций в случайной среде. Анализ эволюции ветвящихся процессов — сложных вероятностных систем — показал, что вне зависимости от изначального числа особей процесс вымирания подчиняется строгим математическим закономерностям.
Сам факт того, что после распада Западной Римской империи возникали новые государства, историкам известен давно. Нет сомнений в существовании королевств готов, франков, лангобардов и других постримских политических образований. Авторы нового исследования сосредоточились на более сложном вопросе. Они попытались выяснить, как именно происходило формирование таких обществ на уровне отдельных людей, семей и общин. Впервые благодаря сочетанию генетических и археологических данных исследователи смогли реконструировать развитие одного постримского политического общества, которое располагалось на территории Паннонии.
Физикам долго не удавалось применить фазовый контраст в электронной микроскопии. Оказалось, что нужно было прекратить искать подходящее вещество для фазовой пластины и обратить внимание на лазеры.
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.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
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