Радарное обнаружение ионизации атмосферы метеорами
Астрономы придумали необычное применение для метеоров – последние могут помочь в разработке нового способа обнаружения тёмной материи (загадочной субстанции, которая до сих пор известна только через косвенное гравитационное влияние на её окружение).
Тёмной материи во Вселенной в пять раз больше, чем обычной. Она составляет 85% от всей массы Вселенной и 26,8% общего количества массы-энергии. Тёмная материя не взаимодействует с обычной никак, кроме гравитационного воздействия, не излучает свет, и вообще неизвестно, состоит ли она из частиц, а если состоит – из каких.
Но в новом исследовании учёные неожиданно предложили использовать для поисков тёмной материи наземные радарные системы.
Один из авторов работы, Джон Биком, профессор физики и астрономии, говорит, что если предыдущие попытки изучения тёмной материи были связаны с поиском отдельных частиц малой массы, то их новый метод основан на работе с макроскопической тёмной материей: частицами большой массы, которые до традиционных наземных детекторов могут просто не добираться.
Если масса частиц тёмной материи окажется большой, тогда частицы будут встречаться редко, и засечь их будет тяжело. Однако учёные предлагают использовать для этого технологию, которая применяется для отслеживания метеоров.
Метеоры (и частицы тёмной материи), проходя через атмосферу Земли, оставляют ионизированный след из электронов и положительно заряженных атомов. Электромагнитное излучение радаров отражается от этих свободных электронов. Если повезёт, можно будет превратить всю атмосферу планеты в один большой детектор тёмной материи.
Биком говорит, что удивлён тем, что эту технологию, десятилетия используемую для отслеживания метеоритов, до сих пор не додумались применить для поисков тёмной материи. Также можно использовать уже накопленные при изучении метеоритов данные, обработав их так, чтобы найти следы частиц тёмной материи.
Комментарии (17)
v1000
20.10.2022 07:54Напоминает историю с коллайдером, когда по результатам детектирования частиц пытаются выстроить модель того, что это частицы создало.
ra3vdx
21.10.2022 18:58Вообще-то наоборот.
Например, Хиггс сотоварищи сначала просчитали теоретическую модель бозона, под предсказанные параметры которой уже строился коллайдер.
Wizard_of_light
20.10.2022 10:34+2Нуу... Даже специализированные детекторы ничего не поймали, а из атмосферных шумов отфильтровать следы взаимодействия, которые по уровню предположительно ниже чем у нейтрино - ИМХО совершенно гиблая идея.
balamutang
20.10.2022 17:28Почему шумов? От метеорных прохождений отражаются радиосигналы, у радиолюбителей даже есть такой жанр - работа через метеоры.
Так что там не шум, а вполне себе отражения сигналов.
Непонятно только два момента - почему темная материя взаимодействует с атмосферой как обычные космические лучи и как ученые будут отличать темную материю от простых метеоров.
Wizard_of_light
20.10.2022 17:35+1Так в этом и дело - сигналы от микрометеоров и высокоэнергетических частиц в данном случае и будут шумом, я сомневаюсь, что на их фоне получится выцепить на много порядков более слабые следы от столкновений с тёмной материей.
johnfound
20.10.2022 20:03Ионизация метеоритов имеет термической природы. Газ перед быстродвижущимся объектом сжимается адиабатно и нагревается до ионизационных температур.
А сжимается газ, потому что метеорит непроницаем для газа – то есть, объем занимаемым метеоритом, не может быть занятым газом. А это (что нам выглядит естественно) происходит из-за того, что и метеорит и газ состоит из частиц фермионов, которые не могут иметь одинаковые квантовые числа.
А вот, темная материя, должна состоит из бозонов. У них такое ограничение нет и даже если предположить что ТМ может существовать в «кусковой» форме (что тоже очень невероятно, потому что клеем для таких кусков может служит только гравитация, а она меленькие куски склеивать не может.) то такой кусок, просто пройдет сквозь газ не взаимодействуя с ним и не вызывая никакого сжимания и нагревания.
balamutang
21.10.2022 16:42Но там не только метеоры, но и электроны и протоны с высокой энергетикой. Магнитное поле удерживает многое, но не все
Aleksandr-JS-Developer
20.10.2022 21:06Да, считаю, что тёмная материя - это один из самых клёвых шуток, которые с нами играет вселенная. >80% всей массы-энергии - это... никто не знает что. Не знает ни из чего состоит, как работает, каким законам подчиняется. Да и то, теория ТМ - это, всё-таки, ещё теория, основанная на поведении, которое без видимой причины нарушает законы физики. Я не физик, конечно, но опыт подсказывает, что есть вероятность на ошибку в законе или необработанный крайний случай.
Кстати, есть ли альтернативные научные объяснения, почему всё не рассыпается, а спокойно крутится себе?
Ztare
21.10.2022 12:52+1Проблема отсутствия хорошей альтернативы темной материи в том, что есть галактики без нее. Они подчиняются точно тем законам которые рассчитаны для обычной материи, это жестко отрицает необработанные крайние случаи
MobCobra
Как частицы обычного вещества оставляют ионизированный след в атмосфере, я представляю. А как тёмная материя ионизирует газ одним гравитационным взаимодействием, кто-нибудь может объяснить?
kpmy
В какой-то из прошлых статей мне отвечали, что частицы тёмной материи просто не могут не взаимодействовать хотя бы иногда. https://habr.com/ru/post/683344/comments/#comment_24654730
MobCobra
Все детекторы тёмной материи на этом построены, я пытаюсь понять природу взаимодействия. Википедия в статье Электромагнитное взаимодействие пишет: "Электромагнитное взаимодействие" заряженных частиц намного сильнее гравитационного". А порядок пропорциональности от расстояния у них одинаковый. Получается, учёные хотят исключить тепловое и электромагнитное влияние и ловить слабые треки частиц?
kpmy
Допустим, я слишком слабо разбираюсь в физике тёмной материи и поэтому меня сделали менеджером над физиками.
Как предполагается сформулировать суть эксперимента для отчёта, если до сих пор непонятно, действительно ли частицы ну хоть иногда взаимодействуют с видимой материей.
MobCobra
Все в ней слишком слабо разбираются. Там видимо надо задавать время наблюдений и считать вероятность, но я недостаточно хорошо знаю обычную физику, чтобы это сделать.
napa3um
Гравитацией можно что угодно делать, наверное, повлиять на любую частицу, на любое поле. Я не учёный, прост Интерстеллар смотрел :).
MobCobra
Ответил выше, в двух словах: гравитационное взаимодействие слабее электромагнитного, пытаюсь понять, как детекторы устроены и что в них наблюдают.
napa3um
Наблюдают синхронизированные шумы в измерениях, видимо. Да, конкретную реализацию интересно узнать :).