2018 рік був великим для темної матерії.
Як звичайно, астрономи насправді не знайшли жодного з речей, які невидимі для всіх наших телескопів, але, схоже, складають щонайменше 80 відсотків Всесвіту по масі.
Були повідомлення про ураган темної речовини, але насправді ми не можемо побачити. Була виявлена галактика, яка, здавалося б, не мала жодної темної матерії, що, як не дивно, довело б існування темної матерії. Але потім з’ясувалося, що в галактиці все-таки може бути темна матерія - залишаючи існування темної матерії сумнівом для деяких фізиків. Кілька експериментів, які повинні були безпосередньо виявити темну речовину тут, на Землі, нічого не виявили.
Отже, звідки це залишає вчених полювати на темну речовину, коли ми вирушаємо в 2019 рік? Досить оптимістично, все враховано. Полювання на темну речовину тисне на всі фронти.
Від масивних підземних сповіщувачів до величезних обстежень неба, ось чотири основні кроки в полюванні на темну речовину, на яку слід очікувати в 2019 році.
LIGO повертається в Інтернеті
Лазерний інтерферометр «Гравітаційно-хвильова обсерваторія» (LIGO), американський детектор, який безпосередньо спостерігав перші гравітаційні хвилі у 2015 році, розпочне свій третій огляд спостереження на початку 2019 року, збираючи більше даних, ніж будь-коли раніше, після серії оновлень свого обладнання.
Отже, що робить гравітаційно-хвильовий детектор у статті про темну матерію? Виявляється, існує багато можливостей, що дозволяють розкрити натяки на темну речовину за допомогою гравітаційно-хвильових даних, хоча жодна з них ще не була реалізована.
Дослідники 2018 року запропонували, що якщо «темний фотон» з дуже незначною масою ховається десь у Всесвіті, його сигнал може з’явитися в даних LIGO, викликаючи дуже специфічні нерівності в сигнатурах гравітаційних хвиль.
"Ми показуємо, що як наземні, так і майбутні космічні детектори гравітаційних хвиль здатні зробити відкриття", - написали дослідники.
Коли LIGO повернувся в режимі он-лайн, пошук даних про темну речовину в даних гравітаційних хвиль - це дуже реальна можливість.
Фізики спробують з'ясувати, чи MiniBooNE відмовився від привида нейтрино
Протягом 2018 року вчені схвильовано балакали про інтригуючі результати експерименту в Національній лабораторії акселераторів Фермілаб під назвою MiniBooNE, припускаючи наявність частинок, яких не повинно існувати. Найкраще пояснення до цього часу полягає в тому, що там є четверте, поки нерозкрите нейтрино, яке називається стерильним нейтрино, яке взаємодіє з рештою всесвіту навіть менше, ніж інші його родички нейтрино.
Деякі дослідники вважають, що стерильне нейтрино може стати частиною кандидата для темної матерії, і коли 2018 рік закінчується, фізики посилюють свої перспективи щодо цієї аномалії. Шукайте науковців, що по-новому думають про ці дані та стерильні нейтрино взагалі у 2019 році.
Перше світло на великому телескопі синоптичних досліджень (LSST)
У Чилі будується телескоп, який кожні 15 секунд буде робити детальні зображення величезних областей неба, виконуючи повне сканування неба кожні три дні. Протягом 10 років він буде порівнювати ці зображення один з одним знову і знову, щоб відстежувати, як небо зміщується і змінюється, забезпечуючи найглибший ресурс, який коли-небудь розуміє, як темна матерія штовхає і тягне за собою космос.
Вчені в цілому знають, що темна речовина формує спосіб галактик та їх зірки рухаються та взаємодіють одна з одною. Мета LSST - заповнити цю картину, пропонуючи безпрецедентний рівень деталізації того, як функціонує космос. Це повинно запропонувати астрофізикам безліч даних про природу темної матерії та роль, яку вона відіграє у Всесвіті.
А в 2019 році вперше дослідники відкриють око телескопа 6200 фунтів. (2800 кілограмів) і приймуть у світлі. Наукові операції починаються в 2022 році.
Гонка зі створення детектора наступного покоління нагріється
Фізики частинок довго спекулювали, що першою прямою ознакою темної матерії може стати блиск. Ось як це може працювати: Оскільки темна речовина стикається з інертними речовинами у дуже темних приміщеннях, ці речовини випромінюють слабкі плями світла. Протягом десятиліть вчені будували детектори за цим принципом, але поки що жоден не дав переконливого результату.
У 2019 році вченим у Китаї буде важко працювати над платформою PandaX, яка цілий день і ніч дивиться на ксенон, шукаючи мерехтіння. Ці вчені швидко вдосконалюють детектор для розміщення 4-тонної (3,6 т) ксенонової цілі, повідомляючи, що вони очікують завершити більшу частину роботи протягом 2019 та 2020 років. Новий детектор буде називатися PandaX-xt.
Щоб не переборювати, дослідники Південної Дакоти завершать найважливіші етапи будівництва на LUX-ZEPLIN, де спостерігатиметься повне 10 тонн (9 тонн) ксенону майже в милі під містом Лідер, Південна Дакота. Як і PandaX-xt, проект, швидше за все, не завершиться до 2020 року.
Італія також рухатиметься до вдосконалення свого детектора, відповідно названого XENON, до 8-тонної (7,2 т) шкали. Оновлення під назвою XENON-nt має завершитися у 2019 році.
Наступна фаза
Завжди можливо, що десь експеримент десь виявиться незаперечним, конкретним свідченням того, що певний вид можливої частинки темної речовини дійсно існує. Але в короткостроковій перспективі практично в кожній області фізики зосереджені на використанні уроків минулого для інформування про більші, кращі полювання на темну матерію в майбутньому. Чи з’явиться непереборний пошук темної матерії у 2019 році? Це може бути трохи оптимістично. Але фізики, що переслідують цю мету, прямують до нового року, озброюючись для полювання з більшою точністю та силою, ніж будь-коли раніше.
