Пізнавальне

Дослідники виявили, що стародавні породи можуть мати сліди темної матерії.

Ця концепція пошуку темної матерії в породах віком у мільярди років була вперше запропонована в 1980-х роках і вона називається палеовиявленням.

Ідея полягає в тому, що є породи, які існують з часу утворення Землі. Темна матерія могла взаємодіяти з атомами і ядрами цих порід у якийсь момент часу, залишаючи свій слід.

“Якщо темна матерія існує, є ймовірність, що вона взаємодіяла із Землею в якийсь момент її 4,6-мільярдної історії”, – зазначають дослідники з Virginia Tech.

Вчені припускають, що дійсно є спосіб перетворити його на практичний метод виявлення темної матерії.

“Існує гіпотетична форма темної матерії, яка називається щотижнево взаємодіючою масивною часткою (WIMP). Вони так називаються, тому що взаємодіють зі звичайною матерією тільки за допомогою гравітації і слабкої ядерної взаємодії, що робить їхнє виявлення надзвичайно складним”, – сказано в матеріалі.

Те, що відрізняє WIMP від багатьох інших форм темної матерії, полягає в тому, що якщо вони існують, то, як вважають, взаємодіють з атомними ядрами. Результати таких взаємодій видно в кристалічній решітці матерії.

“Коли високоенергетична частинка відскакує від ядра всередині скелі, вибухова віддача може вибити ядро з місця. Викинуте ядро і порожня щілина, яку воно залишає, являють собою структурні зміни всередині кристала”,- розповів Всеволод Іванов, науковий співробітник Virginia Tech.

За допомогою візуалізації та 3D-моделювання цих змін можна виявити будь-які сліди темної матерії в ядрах стародавніх порід.

Вчені досі поняття не мали, як визначити породи, придатні для виявлення темної матерії. Інша проблема полягає в тому, що стародавні породи, які є радіоактивними, також можуть показувати сигнали, схожі на сигнали зі слідами темної матерії.

Дослідники пропонують рішення, яке може подолати такі проблеми. Вони планують використовувати високотехнологічну мікробіологічну візуалізацію, яка використовується для моделювання найдрібніших деталей нервової системи тварин.

Однак цю техніку використовуватимуть для вивчення лише осадових порід, званих морськими галітами, які містять дуже низькі рівні урану. Такий низький вміст урану робить їх найкращим вибором для вивчення потенційних взаємодій темної матерії без перешкод від радіоактивності.

“Команда вже почала створювати 3D-рендери треків високоенергетичних частинок у синтетичному фториді літію. Цей штучний кристал не стане хорошим детектором темної матерії, але він допоможе встановити повний спектр сигналів, зберігши кристал недоторканим”,- пояснив Патрік Хубер, фізик з Virginia Tech.

Наразі Хубер працює над створенням нової лабораторії у Virginia Tech, де він і його команда проводитимуть експерименти, щоб побачити, наскільки успішний їхній підхід у виявленні темної матерії.