В 2010 году профессор Верлинде удивил всех новой теорией, согласно которой гравитация — вовсе не фундаментальная сила природы, а возникающий феномен, который действует так же, как температура, увеличиваясь от движения микроскопических частиц. Только гравитация возникает от изменений фундаментальных информационных частиц, содержащихся в самой структуре пространства-времени.
Верлинде, получивший приз Спинозы (голландская «нобелевка») от Нидерландской научной организации, известен своей новой теорией, в основе которой лежит идея о том, что гравитация — это иллюзия:
«Гравитация не иллюзия в том смысле, что все вещи падают», — говорит Верлинде. — «Большинство людей, физиков в основном, считает, что мы идеально и адекватно описываем гравитацию, используя ОТО Эйнштейна. Но теперь, кажется, мы можем начать с макроскопического заявления, где нет гравитации, но которую можно получить. Это называется «появление».
«У нас есть и другие явления в физике вроде этого», — продолжает Верлинде. — «Возьмите понятие температуры, например. Мы испытываем его каждый день. Мы можем почувствовать температуру. Но когда вы действительно задумаетесь о микроскопических молекулах, понятие температуры исчезнет. Это нечто, что характеризует молекулы вместе; это как средняя энергия молекулы».
По Верлинде, гравитация похожа в этом плане. Это нечто, что появляется только тогда, когда вы кладете много вещей вместе в микроскопическом масштабе, а затем видите, что возникают определенные уравнения.
Физики в ходе эксперимента NA64 в ЦЕРНе пока не подтвердили гипотезу существования темного фотона, которая могла бы доказать существование темной материи.
«Чердак» писал о том, что на установке SPS, которая ускоряет элементарные частицы для Большого адронного коллайдера, сейчас идет эксперимент NA64, в ходе которого ученые (в основном из России) надеются найти темный фотон — возможное доказательство существования темной материи.
Найти темный фотон трудно, так как если он и существует, то взаимодействует с обычным веществом очень незаметно — только с помощью гравитации, а она очень слаба, слабее всех остальных типов фундаментальных взаимодействий. Обнаружить темный фотон косвенно, по детекции частиц, которые могут образовываться при его распаде, тоже непросто, так как они легче частиц обычной материи.
В таких условиях физики ищут не присутствие частицы, а, скорее, ее отсутствие: они сравнивают энергию частиц, которые разогнали в ускорителе в начале эксперимента, с той, что получилась на выходе, и ищут нестыковки, которые и могут выдать темный фотон, на который придется «исчезнувшая» энергия.
Первый сеанс эксперимента недавно закончился, и фотон пока не нашли. Зато первые результаты помогли в поисках причины «мюонной аномалии»: при попытках определить магнитный момент другой элементарной частицы, мюона, экспериментальные данные расходятся с расчетными. Объяснить это расхождение пока не могут, но думали, что виноват гипотетический темный фотон. Сеанс, который закончился этой осенью, показал, что темный фотон здесь точно ни при чем, сообщили ученые из Института ядерных исследований РАН.
Кроме того, ученые отработали почти половину диапазона параметров, в котором может существовать темный фотон, таким образом уточнив характеристики этой частицы. Как сказал сотрудник Института ядерных исследований РАН Максим Либанов, «потерянные ключи поискали под лампой и не нашли. Значит, нужно искать дальше».
Следующий этап работы — сеанс в 2017 году, который, возможно, позволит наконец открыть легкую темную материю.
Ранее специалистам, работающим на БАК, удалось доказать, что второго Бозона Хиггса не существует.
18 декабря в CERN на солнечно-аксионном телескопе CAST прошел первый сеанс поиска частиц-кандидатов на роль темной материи, излучаемых сверхмассивной черной дырой, расположенной в центре Млечного Пути. Солнце в этот день было точно на линии между Землей и сверхмассивным объектом и могло выступить в роли гравитационной линзы, усиливающей поток частиц от небесного тела в миллиард раз. Об этом сообщает пресс-релиз CERN.
Аксионы и хамелеоны, которые искал CAST, — одни из вероятных кандидатов на роль частиц темной материи. Хамелеоны, к примеру, меняют свою эффективную массу в зависимости от окружения. Аксионы были введены для того, чтобы объяснить, почему в сильном взаимодействии не нарушается CP-симметрия. Все они очень слабо взаимодействуют с веществом и заметить их можно лишь при определенных условиях. К примеру, считается, что в сильных магнитных полях и аксионы и хамелеоны способны осциллировать в фотоны. Одним из наиболее перспективных источников аксионов физики называли плазму в ядре Солнца.
Именно для поиска солнечных аксионов и был построен CAST. В основе телескопа лежит прототип дипольного магнита коллайдера. Пустая трубка, по которой предполагалось пускать протоны, служит в устройстве зрительной трубой. Аксионы (как и другие возможные кандидаты на частицы темной материи), по замыслу ученых, могут превращаться в сильных магнитных полях в фотоны высоких энергий — рентгеновского диапазона — и регистрироваться соответствующим детектором. До сих пор телескоп не обнаружил следов экзотических частиц.
В новом сеансе наблюдений в роли потенциального источника аксионов и хамелеонов выступала сверхмассивная черная дыра в центре нашей Галактики. По словам ученых, она может стать источником частиц, которые человечество сможет детектировать на современном уровне технологического развития. Солнце в этом эксперименте представляет собой гравитационную линзу, которая своим притяжением может искривить траектории пролетающих частиц и увеличить интенсивность их потока вплоть до миллиарда раз. Физики отмечают, что помимо рентгеновских детекторов, в эксперименте использовался еще один чувствительный инструмент — мембрана для поиска хамелеонных частиц.
Сейчас команда телескопа обрабатывает полученные данные, но по предварительной информации, никаких новых частиц от черной дыры прибор не зафиксировал.
Ранее мы сообщали о другом эксперименте по поиску хамелеонных полей: Джастин Хоури и его коллеги из Университета Калифорнии и Национальной Лаборатории в Беркли ограничили параметры подобных объектов. Поиски теоретических частиц темной материи и полей темной энергии ведутся по принципу исключения. Физики ставят все более и более чувствительные эксперименты, которые должны показать существование частиц, или, в конечном случае, полностью их отвергнуть.
Владимир Королёв
Коллаборация XENON провела многолетний анализ возможных событий детектирования частиц темной материи в установке XENON100 и не обнаружила следов сезонности этих данных. Это частично опровергает результат другой коллаборацией, DAMA. Физики заявили в начале 2000-х годов о первой фиксации частиц темной материи на основе сезонных колебаний событий в детекторе. Препринт исследования опубликован на сервере arXiv.org, кратко о нем сообщает New Scientist