Эксперименты с миллиардом малых маятников и падающих сфер могут привести к открытию частиц темной материи.
По современным представлениям, обычное вещество, из которого состоят звезды, планеты и тому подобное, составляет менее пяти процентов массы Вселенной. Более двадцати процентов приходится на темную материю, состав которой до сих пор неизвестен. Эти таинственные частицы невидимы и не взаимодействуют с обычным веществом ни в одном из видов фундаментальных взаимодействий, кроме гравитационного, которое проявляется слабее на больших масштабах.
Искать фрагменты темной материи стремятся. косвенноВследствие редчайших столкновений с обычными частицами могут образовываться вторичные частицы темной материи. Разные теории предсказывают разные характеристики этих частиц и, соответственно, различные результаты столкновений. Для проверки каждой гипотезы проводят отдельные эксперименты, но ни один из них пока не обнаружил результата.
Новые подходы к поиску частиц темной материи разработали Дэниел Карни и его коллеги из американского Национального института стандартов и технологий. статье, опубликованной в журнале Physical Review DУченые описывают схемы экспериментов, которые могут обнаруживать эти частицы напрямую — по их гравитационному влиянию на обычную материю. позволятПокрыть спектр масс от одной пятитысячной до нескольких миллиграммов.
Первый вариант предполагает создание детектора из миллиарда микроскопических маятников, расположенных в кубометре объема. Такое количество позволит отличить колебания, вызванные случайным шумом и вибрациями, от согласованных отклонений маятников, спровоцированных пролетом частицы темной материи. Пролет этих частиц сквозь детектор позволит отличать их от частиц обычного вещества, которые быстро остановятся в нем. Для снижения посторонних влияний систему необходимо экранировать и охлаждать до криогенных температур.
Можно использовать массив маленьких сфер, держащихся в вакууме за счет магнитного поля или лазерной подпитки. Отключение поля или лазера заставит сферы падать вниз синхронно и свободно. Прохождение частицы темной материи может изменить траекторию движения соседних микросфер, что можно будет зарегистрировать. Ученые считают, что существующие технологии микромеханики, например, те, которые используются для производства некоторых компонентов современных смартфонов, позволяют проводить подобные эксперименты уже сегодня.