Невидимый мозг. Как мы связаны со Вселенной и что нас ждет после смерти

Попытка прямого поиска осуществлялась посредством очень чувствительных инструментов, расположенных в подземных лабораториях. Сюда относится проект LUX, для которого в Южной Дакоте на глубине 1,5 километров построили большой ксенон-детектор, похожий на те, что использовались для экспериментов в подземной лаборатории под горой Гран Сассо в Италии, – Xenón 100 и DAMA. Другие проекты известны под кодами CoGeNT, CDMS, CRESST и XENONIT. Идея, лежащая в основе этих экспериментов, состояла в том, чтобы заметить столкновения, которые могут произойти между частицами, составляющими темную материю, и атомными ядрами видимой материи. Пересекая нашу галактику и проходя сквозь землю, эти частицы должны в определенный момент врезаться в атомное ядро, производя вспышку света. Проведя анализ этих вспышек и их характеристик, мы смогли бы восстановить случившееся и таким образом определить свойства участвовавших в столкновении частиц темной материи. Пять экспериментов, проведенных на протяжении последних 10 лет, дали обнадеживающие результаты. Однако исследователям придется столкнуться с возможными ошибками, например с погрешностью вследствие остаточной радиоактивности детекторов.

Другим способом послужило наблюдение за столкновениями частиц темной материи, происходящими в тех областях Вселенной, где, как считается, они могли бы находиться в высокой концентрации. В результате возможен шлейф фундаментальных частиц (нейтрино, позитронов и электронов), который мы можем выявить в наших наземных исследовательских лабораториях. Некоторые из них были специально сооружены для этой цели: «Ледяной куб» в Антарктиде, магнитный альфа-спектрометр на борту МКС и «Супер-Камиоканде» в Японии. Результаты экспериментов по обнаружению следов частиц темной материи непрямым образом тоже оказались интересными. Проблема заключается в том, чтобы точно определить, когда эти сигналы обусловлены действительно столкновениями между частицами темной материи, а когда происходят из другого источника. Наконец, исследователи утверждают, что частицы темной материи могут образоваться во время столкновения протонов в ускорителях частиц типа Большого адронного коллайдера. В этом случае частицы не определяются прямым способом. Их присутствие вычисляется из потери «энергии и момента» до и после протон-протонного столкновения. После трех лет перерыва и технического обслуживания ускоритель частиц снова был запущен в марте 2015 года с усиленной мощностью. Одной из его целей было обнаружение этих ускользающих загадочных частиц материи, наполняющих Вселенную.

Участвующие в этих проектах ученые должны очень осторожно отнестись к их результатам. Эксперименты настолько сложны, а ожидания от них настолько высоки, что к поставленной цели следует продвигаться медленными, но твердыми шагами. Существует вероятность того, что свойства частиц, составляющих этот тип невидимой материи, столь необычны и трудноуловимы, что их выявление с помощью действующих на сегодняшний день ускорителей невозможно.

Предполагаемые характеристики

Пусть нам пока не удалось зарегистрировать частицы темной материи, зато мы можем доказать некоторые из ее особенностей. Для этого нам лишь понадобится немного воображения.

С одной стороны, нам известно о гравитационном эффекте, оказываемом на видимую материю. Это означает, что компоненты темной материи созданы из какого-то типа материальных частиц, чьи свойства отличаются от тех, что относятся к фундаментальным частицам, составляющим нормальную материю. Мы не видим их и не сталкиваемся с ними. То, что темную материю нельзя увидеть и пощупать, позволяет нам сделать вывод о двух ее самых главных качествах: она не излучает электромагнитных волн, поэтому ее частицы не несут электрический заряд. Электромагнитное излучение является следствием одного из атрибутов фундаментальных частиц – заряда. Если частица обладает электрическим зарядом, то она излучает электромагнитные волны, и свет, тоже относящийся к одной из разновидностей электромагнитного излучения, в итоге воздействует на наши органы зрения. Если мы его увидеть не можем, следовательно, электромагнитного излучения нет.

Наконец, как говорит Дено Казанис, раз эта материя не состоит из заряженных частиц, то она с легкостью способна проникать в нашу видимую материю, то есть занимать с ней одно и то же физическое пространство: