Новый подход к поиску гипотетических частиц тёмной материи предлагает обратить внимание на Юпитер. Если тёмная материя в условиях сильного гравитационного поля планеты взаимодействует с обычной, в таких процессах могут излучаться нейтрино, которые можно зафиксировать при помощи нейтринных детекторов так же, как улавливают нейтрино от Солнца.
Природа тёмной материи пока неизвестна. Если она представляет собой массивные частицы, перемещающиеся с невысокой скоростью (как предполагает одна группа теорий), то, возможно, она может взаимодействовать с обычной материей, при этом испуская нейтрино. Такую гипотетическую пока не открытую частицу тёмной материи называют WIMP (Weakly Interacting Massive Particle). Новое исследование предполагает, что такие процессы могут происходить на массивных космических телах, в частности, из ближних к нам окрестностей — на Юпитере. В этом случае испущенные нейтрино можно улавливать так, как и другие нейтрино — при помощи водяного детектора черенковского излучения. Чтобы выделить нейтрино, возникающие от взаимодействия с тёмной материей, предлагается наблюдать за избытком нейтрино, приходящих именно с направления на Юпитер с энергией в диапазоне от 100 МэВ до 5 ГэВ.
Такие детекторы предназначены для улавливания высокоэнергетических частиц — нейтрино или космических лучей. Как индикатор прохождения частицы используется черенковское излучение — вторичное излучение, которое образуется при прохождении частиц через плотную среду, например, воду. Это излучение в оптическом диапазоне: заряженная частица, проходя сквозь среду, вызывает слабую вспышку голубого цвета. Нейтрино и фотоны не являются заряженными частицами, но они взаимодействуют с веществом атмосферы или детектора нейтрино (огромного резервуара с водой), вызывая вторичные потоки уже заряженных частиц, которые генерируют собственно черенковское излучение, перемещаясь в среде со скоростью, большей скорости распространения электромагнитной волны в этой среде.
Преимущества Юпитера по сравнению с другими планетами — его огромная масса, а также отсутствие твёрдой поверхности. Сильное гравитационное поле должно удерживать частицы тёмной материи. Избыточный поток нейтрино по направлению Юпитера должен указывать на такое взаимодействие с тёмной материей. Исследователи оценили уровень «избыточного» сигнала нейтрино исходя из предполагаемого потока частиц тёмной материи и возможностей их взаимодействия с веществом Юпитера. Такой сигнал можно зафиксировать на современных детекторах. Подобная техника уже используется для наблюдения нейтрино от Солнца. Преимущество Юпитера — низкая температура в его недрах по сравнению с Солнцем. Это должно выделить полезный сигнал (нейтрино, возникающие в результате взаимодействия с тёмной материей) по сравнению с потоком «собственных» нейтрино — так, в случае Солнце этот дополнительный поток бы, скорее всего, терялся на фоне частиц, производимых в ядерных реакциях самим веществом Солнца.
Комментарии на сайте отключены, обсуждение статей — в нашем Дзен-канале.
