Часто заголовки научных новостей в СМИ не соответствуют их содержанию. «Ученые открыли» об исследовании, по итогам которого сделали оценку некоторой вероятности существования чего-нибудь. «Изобрели» - хотя по факту, лишь приступили к работе с неочевидным результатом. Сами ученые склонны винить во всей этой путанице журналистов, которым позарез нужны сенсации и «кликбейтные» заголовки. И чаще всего они правы.
Но справедливости ради, отметим, что известны и обратные примеры, там, где вслед за громким открытием следует «закрытие». Ярким примером является история, связанная с поисками темной материи и экспериментом DAMA / Libra.
Темную материю (невидимую в обычные телескопы, но влияющую на движение космических тел) ищут еще с прошлого века. Сейчас ученые считают, что на ее долю приходится до четверти массы-энергии Вселенной и проявляется она только в гравитационном взаимодействии. Кстати, на этом современная космология не ограничилась и добавила в современную концепцию устройства Вселенной еще и темную энергию, которая также должна объяснить ее расширение с ускорением. Но оба темных компонента – результат теоретических расчетов и косвенных свидетельств, которые еще необходимо подтвердить с помощью реальных измерений. Чем-то напоминает историю со Стандартной моделью элементарных частиц, только вместо микромира– необъятные просторы Мироздания. Кстати, реальное наблюдение темной материи и изучение ее реальных же свойств неизбежно повлекло бы внесение корректив и в Стандартную модель.
Одними из тех, кто взялся за решение этой грандиозной задачи стали участники проекта DAMA. Собственно DAMA – это обсерватория, но необычная – расположена она под землей (в 100 км от Рима глубоко в толще горы Гран-Сассо), а вместо телескопов там установлены специальные детекторы. Но поскольку ее сотрудники изучают именно космос, то все же это обсерватория.
Исследования, проводимые в DAMA, основываются не гипотезе, что темная материя состоит из неких тяжелые частицы, очень слабо взаимодействующие с обычным веществом, — вимпов (от английского WIMP — weakly interacting massive particles). Они образуют огромное облако вокруг каждой галактики, в том числе и вокруг нашего Млечного Пути. Солнечная система, двигаясь по своей галактической орбите сквозь газ вимпов, должна чувствовать встречный «вимповый ветер», а поскольку Земля вдобавок к этому еще движется вокруг Солнца, то мы, находясь на Земле, будем чувствовать то более сильный, то более слабый встречный поток вимпов, с периодом один год. Плюс такого эксперимента в том, что важно не точное количество зафиксированных частиц (что пока очевидно недоступно научным приборам), а график годичных колебаний этой численности, поскольку само его наличие подтвердит, как существование темной материи, так и гипотезу о ее строении (наличии вимпов).
Как вы уже догадались, именно эти колебания потока вимпов и пытались уловить с помощью своих установок в проекте DAMA. И в 2000 году они заявили, что такие колебания им удалось зафиксировать. Научное сообщество приняло новость с большим скептицизмом: погрешности данных были большие, да и интерпретация многим казалась поспешной. Тогда их решили подтвердить с помощью более чувствительной установки – той самой DAMA / Libra, которую смонтировали в 2002 году. Эта установка должна была ловить колебания с помощью 25 сцинлляторов - кристаллических стержней массой около 10 кг, в которых вимп при столкновении с ядром вещества должен порождать вспышку света. Этот свет улавливают фотоумножители, установленные на торцах сцинтиллятора, и передают сигнал компьютеру.
И спустя несколько лет, в 2008 году руководитель работ профессор Рита Бернабей на международной научной конференции заявила, что эксперименты на установке подтвердили и даже уточнили полученные ранее данные. Причем, участники проекта говорили об очень высокой точности полученных данных, и, ссылаясь на них, твердо заявили – задача по обнаружению темной материи решена.
Но оптимизм профессора Бернабей разделили не все астрономы и физики. И пока СМИ цитировали уверенные высказывания ученой дамы, ее коллеги указывали на противоречие с данными других экспериментов по поиску частиц тёмной материи. Быть может, DAMA просто не учла какое-то тонкое влияние окружающей среды на экспериментальную установку, предполагали они. Еще больше вопросов вызвала методика обработки данных, которую участники проекта старательно держали в тени. По мере появления новых статей на основе результатов, полученных на DAMA, вопросы только множились.
Но ученые не только ставят вопросы, они же ищут на них и ответы. DAMA была не единственным проектом, направленным на обнаружение частиц темной материи. Одной из альтернатив стал эксперимент XENON100, в ходе которого ученые пытались найти следы взаимодействия темной материи с обычным веществом с помощью 160 килограмм жидкого ксенона. Такой детектор, по расчетам разработчиков, обладает гораздо большей чувствительностью, чем DAMA. Коллаборация XENON проанализировала около четырех лет работы детектора (2010-2014) в поисках сезонных колебаний в возможных проявлениях темной материи. И не обнаружила годичных колебаний, замеченных DAMA.
На этом вопрос, конечно, не был закрыт, поскольку данные (равно как и их отсутствие) эксперимента XENON тоже надо было проверить. И это было сделано в ходе эксперимента ANAIS, который фактически стал репликой DAMA: в качестве сцинтиллятора также использовался иодид натрия, взаимодействие которого с попадающими в детектор частицами регистрировалось с помощью сверхчувствительных фотоумножителей. ANAIS в своем конечном виде приступил к сбору данных в 2017 году, а в 2021 году его руководитель Хулио Амаре вместе с другими участниками эксперимента представил результаты анализа данных, полученных за первые три года работы детектора. В представленной работе ученые утверждают, что не нашли следов годовых колебаний темпов регистрации частиц.
Ну и «контрольным выстрелом» в заявления профессора Бернабей стали результаты, полученные на детекторе COSINE-100, построенном в Южной Корее. По своим параметрам он также очень похож на итальянскую установку. В итоге, анализ данных эксперимента COSINE-100 не подтвердил обнаружение частиц темной материи.
Но это, конечно, не означает, что ученые опустили руки, ведь подземные детекторы частиц – не единственный предлагаемый способ обнаружить темную материю. В прошлом году были опубликованы данные гамма-излучения Юпитера, накопленные за 12 лет работы космического гамма-телескопа «Ферми»: по мнению ученых, газовые гиганты в ходе движения сквозь галактическое гало могут захватывать и накапливать частицы темной материи за счет своей большой массы и малой температуры. И хотя на нижней границе диапазона чувствительности телескопа физики смогли зарегистрировать пик интенсивности гамма-излучения Юпитера, они считают, что этот результат требует дополнительного анализа с помощью телескопов нового поколения. Повторять ошибку профессора Бернабей ее коллеги не хотят.
Сергей Исаев
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии