Дарк мэттер: Купить кальян Dark Matter Night (Дарк Маттер Ночь Шахта+Мундштук) в Москве

Темная материя | ЦЕРН

Галактики в нашей Вселенной, кажется, достигают невозможного. Они вращаются с такой скоростью, что гравитация, создаваемая их наблюдаемой материей, не могла удержать их вместе; они должны были давно разорвать себя на части. То же самое и с галактиками в скоплениях, что заставляет ученых полагать, что работает то, что мы не видим. Они думают, что то, что нам еще предстоит обнаружить напрямую, придает этим галактикам дополнительную массу, генерируя дополнительную гравитацию, необходимую для сохранения целостности.Это странное и неизвестное вещество было названо «темной материей», так как оно невидимо.

Темная материя

В отличие от обычной материи, темная материя не взаимодействует с электромагнитной силой. Это означает, что он не поглощает, не отражает и не излучает свет, что делает его очень трудным для обнаружения. Фактически, исследователи смогли сделать вывод о существовании темной материи только по гравитационному эффекту, который она оказывает на видимую материю. Кажется, что темная материя примерно в шесть раз превышает видимую материю, составляя около 27% Вселенной.Вот отрезвляющий факт: вещество, которое мы знаем и которое составляет все звезды и галактики, составляет лишь 5% от содержания Вселенной! Но что такое темная материя? Одна идея состоит в том, что он может содержать «суперсимметричные частицы» — гипотетические частицы, которые являются партнерами уже известных в Стандартной модели. Эксперименты на Большом адронном коллайдере (LHC) могут дать более прямые ключи к разгадке темной материи.

Многие теории говорят, что частицы темной материи были бы достаточно легкими, чтобы их можно было производить на LHC.Если бы они были созданы на LHC, они бы незаметно ускользнули через детекторы. Однако они уносят энергию и импульс, поэтому физики могут сделать вывод об их существовании по количеству энергии и импульса, «пропавших» после столкновения. Кандидаты в темную материю часто возникают в теориях, предлагающих физику за пределами Стандартной модели, например суперсимметрию и дополнительные измерения. Одна теория предполагает существование «Скрытой долины», параллельного мира, состоящего из темной материи, имеющего очень мало общего с известной нам материей.Если одна из этих теорий подтвердится, это поможет ученым лучше понять состав нашей Вселенной и, в частности, то, как галактики держатся вместе.

Темная энергия

Темная энергия составляет примерно 68% Вселенной и, похоже, связана с вакуумом в космосе. Он равномерно распределяется по Вселенной, не только в пространстве, но и во времени — другими словами, его эффект не уменьшается по мере расширения Вселенной. Равномерное распределение означает, что темная энергия не оказывает никаких локальных гравитационных эффектов, а оказывает глобальное влияние на Вселенную в целом.Это приводит к силе отталкивания, которая ускоряет расширение Вселенной. Скорость расширения и его ускорение можно измерить с помощью наблюдений, основанных на законе Хаббла. Эти измерения, вместе с другими научными данными, подтвердили существование темной энергии и дают оценку того, сколько существует этой загадочной субстанции.

Темная материя и темная энергия

Видимая Вселенная –, включая Землю, Солнце, другие звезды и галактики –, состоит из протонов, нейтронов и электронов, связанных вместе в атомы.Возможно, одним из самых удивительных открытий 20 века было то, что эта обычная, или барионная, материя составляет менее 5 процентов массы Вселенной.

Остальная часть Вселенной, кажется, состоит из загадочной невидимой субстанции, называемой темной материей (25 процентов), и силы, которая отталкивает гравитацию, известной как темная энергия (70 процентов).

Открытие тайны

Ученые еще не наблюдали темную материю напрямую. Он не взаимодействует с барионной материей и полностью невидим для света и других форм электромагнитного излучения, что делает невозможным обнаружение темной материи с помощью современных инструментов.Но ученые уверены, что он существует из-за гравитационного воздействия, которое он оказывает на галактики и скопления галактик.

Например, согласно стандартной физике, звезды на краях вращающейся спиральной галактики должны двигаться намного медленнее, чем звезды вблизи центра галактики, где сосредоточено видимое вещество галактики. Но наблюдения показывают, что звезды вращаются по орбите с более или менее одинаковой скоростью независимо от того, где они находятся в галактическом диске. Этот загадочный результат имеет смысл, если предположить, что пограничные звезды ощущают гравитационные эффекты невидимой массы — темной материи — в гало вокруг галактики.

Темная материя может также объяснить некоторые оптические иллюзии, которые астрономы видят в глубокой Вселенной. Например, изображения галактик со странными кольцами и световыми дугами можно объяснить, если свет от еще более далеких галактик искажается и усиливается массивными невидимыми облаками темной материи на переднем плане — явление, известное как гравитационное линзирование.

У ученых есть несколько идей относительно того, что может быть темной материей. Одна из ведущих гипотез заключается в том, что темная материя состоит из экзотических частиц, которые не взаимодействуют с нормальным веществом или светом, но все же обладают гравитационным притяжением.Несколько научных групп, в том числе одна из Большого адронного коллайдера ЦЕРН, в настоящее время работают над созданием частиц темной материи для изучения в лаборатории.

Другие ученые считают, что влияние темной материи можно объяснить фундаментальным изменением наших теорий гравитации. Согласно таким представлениям, существует множество форм гравитации, и крупномасштабная гравитация, управляющая галактиками, отличается от гравитации, к которой мы привыкли.

Расширяющаяся Вселенная

Темная энергия еще более загадочна, и ее открытие в 1990-х годах стало полным шоком для ученых.Ранее физики предполагали, что сила притяжения гравитации замедлит расширение Вселенной с течением времени. Но когда две независимые команды попытались измерить скорость замедления, они обнаружили, что расширение действительно ускоряется. Один ученый сравнил находку с подбрасыванием связки ключей в воздух, ожидая, что они упадут обратно, только чтобы увидеть, как они летят прямо к потолку.

Ученые теперь думают, что ускоренное расширение Вселенной вызвано своего рода силой отталкивания, создаваемой квантовыми флуктуациями в «пустом» пространстве. Более того, эта сила, кажется, становится сильнее по мере расширения Вселенной. За неимением лучшего названия ученые называют эту загадочную силу темной энергией.

В отличие от темной материи, у ученых нет убедительного объяснения темной энергии. Согласно одной из идей, темная энергия — это пятый и ранее неизвестный тип фундаментальной силы, называемой квинтэссенцией, которая наполняет вселенную как жидкость.

Многие ученые также отмечали, что известные свойства темной энергии согласуются с космологической постоянной, математическим пластырем, который Альберт Эйнштейн добавил в свою общую теорию относительности, чтобы его уравнения соответствовали понятию статической Вселенной.Согласно Эйнштейну, константа будет отталкивающей силой, которая противодействует гравитации, удерживая Вселенную от коллапса самой себя. Позже Эйнштейн отказался от этой идеи, когда астрономические наблюдения показали, что Вселенная расширяется, назвав космологическую постоянную своей «самой большой ошибкой».

Теперь, когда мы видим, что расширение Вселенной ускоряется, добавление темной энергии как космологической постоянной может точно объяснить, как пространство-время растягивается. Но это объяснение по-прежнему оставляет ученых в неведении относительно того, почему вообще существует странная сила.

темная материя | Определение и факты

Темная материя , компонент Вселенной, присутствие которой определяется по ее гравитационному притяжению, а не по ее светимости. Темная материя составляет 30,1% материально-энергетического состава Вселенной; остальное — темная энергия (69,4 процента) и «обычная» видимая материя (0,5 процента).

Подробнее по этой теме

астрономия: темная материя

В течение 20 века стало ясно, что во Вселенной есть гораздо больше, чем кажется на первый взгляд.По предварительным оценкам …

Первоначально известная как «недостающая масса», существование темной материи было впервые предположено швейцарским американским астрономом Фрицем Цвикки, который в 1933 году обнаружил, что масса всех звезд в скоплении галактик Кома обеспечивает лишь около 1 процента массы, необходимой для удерживают галактики от гравитационного притяжения скопления. Реальность этой недостающей массы оставалась под вопросом в течение десятилетий, до 1970-х годов, когда американские астрономы Вера Рубин и У.Кент Форд подтвердил его существование, наблюдая похожее явление: масса звезд, видимых в типичной галактике, составляет всего около 10 процентов от массы, необходимой для того, чтобы эти звезды вращались вокруг центра галактики. В общем, скорость, с которой звезды вращаются вокруг центра своей галактики, не зависит от их отделения от центра; действительно, орбитальная скорость либо постоянна, либо немного увеличивается с расстоянием, а не падает, как ожидалось. Чтобы учесть это, масса галактики в пределах орбиты звезд должна линейно увеличиваться с увеличением расстояния между звездами от центра галактики.Однако из этой внутренней массы не видно света — отсюда и название «темная материя».

После подтверждения существования темной материи преобладание темной материи в галактиках и скоплениях галактик было обнаружено благодаря явлению гравитационного линзирования — материя действует как линза, искривляя пространство и искажая прохождение фонового света. Присутствие этого недостающего вещества в центрах галактик и скоплений галактик также было выведено из движения и тепла газа, которое дает начало наблюдаемым рентгеновским лучам.Например, рентгеновская обсерватория Чандра наблюдала в скоплении Пуля, которое состоит из двух сливающихся скоплений галактик, что горячий газ (обычная видимая материя) замедляется из-за эффекта сопротивления одного скопления, проходящего через другое. Однако масса скоплений не изменяется, что указывает на то, что большая часть массы состоит из темной материи.

Материя составляет 30,6% материально-энергетического состава Вселенной. Только 0,5 процента составляет масса звезд, и 0,03 процента этого вещества находится в форме элементов тяжелее водорода.Остальное — темная материя. Было обнаружено, что существуют две разновидности темной материи. Первая разновидность составляет около 4,5% Вселенной и состоит из знакомых барионов (то есть протонов, нейтронов и атомных ядер), которые также составляют светящиеся звезды и галактики. Ожидается, что большая часть этой барионной темной материи существует в форме газа внутри галактик и между ними. Этот барионный, или обычный, компонент темной материи был определен путем измерения содержания элементов тяжелее водорода, которые были созданы в первые несколько минут после того, как произошел Большой взрыв 13.8 миллиардов лет назад.

Темная материя, составляющая остальные 26,1% вещества Вселенной, находится в незнакомой небарионной форме. Скорость, с которой галактики и большие структуры, состоящие из галактик, объединяются в результате флуктуаций плотности в ранней Вселенной, указывает на то, что небарионная темная материя является относительно «холодной» или «нерелятивистской», что означает, что хребты галактик и скоплений галактик состоят из тяжелых , медленно движущиеся частицы.Отсутствие света от этих частиц также указывает на то, что они электромагнитно нейтральны. Эти свойства дают начало общему названию частиц — слабовзаимодействующие массивные частицы (WIMP). Точная природа этих частиц в настоящее время неизвестна, и они не предсказываются стандартной моделью физики элементарных частиц. Однако ряд возможных расширений стандартной модели, таких как суперсимметричные теории, предсказывают гипотетические элементарные частицы, такие как аксионы или нейтралино, которые могут быть необнаруженными WIMP.

В настоящее время предпринимаются экстраординарные усилия по обнаружению и измерению свойств этих невидимых вимпов путем наблюдения за их столкновением в лабораторном детекторе или путем наблюдения за их аннигиляцией после столкновения друг с другом. Есть также некоторые ожидания, что их присутствие и масса могут быть определены из экспериментов на новых ускорителях частиц, таких как Большой адронный коллайдер.

В качестве альтернативы темной материи были предложены модификации гравитации для объяснения очевидного присутствия «отсутствующей материи». Эти модификации предполагают, что сила притяжения, проявляемая обычным веществом, может быть усилена в условиях, которые происходят только в галактических масштабах. Однако большинство предложений неудовлетворительны с теоретической точки зрения, так как они мало или совсем не дают объяснения изменения гравитации. Эти теории также не могут объяснить наблюдения темной материи, физически отделенной от обычной материи в скоплении Пули. Это разделение демонстрирует, что темная материя является физической реальностью и отличается от обычной материи.

Может быть, «темной материи» все-таки не существует, как показывают новые исследования.

На протяжении десятилетий астрономы, физики и космологи теоретизировали, что Вселенная заполнена экзотическим материалом, называемым «темной материей», который объясняет странное гравитационное поведение галактики и скопления галактик.

Темная материя, согласно математическим моделям, составляет три четверти всей материи во Вселенной. Но это никогда не было замечено или полностью объяснено. И хотя темная материя стала преобладающей теорией, объясняющей одну из самых больших загадок Вселенной, некоторые ученые искали альтернативные объяснения того, почему галактики ведут себя именно так.

Международная группа ученых заявляет, что нашла новые доказательства того, что, возможно, темной материи на самом деле не существует.

В исследовании, опубликованном в ноябре в Astrophysical Journal, ученые сообщают о крошечных расхождениях в орбитальных скоростях далеких звезд, которые, по их мнению, обнаруживают слабый гравитационный эффект — и тот, который может положить конец преобладающим представлениям о темной материи.

Исследование предполагает, что неполное научное понимание гравитации стоит за силой гравитации галактик и скоплений галактик, а не за огромными облаками темной материи.

Это может означать, что чистая математика, а не невидимая материя, может объяснить, почему галактики ведут себя именно так, сказала соавтор исследования Стейси Макгоу, возглавляющая астрономический факультет Университета Кейс Вестерн Резерв в Кливленде.

Новое исследование сообщает, что признаки слабого гравитационного прилива, известного как «эффект внешнего поля» или EFE, можно статистически наблюдать в орбитальных скоростях звезд в более чем 150 галактиках.

Авторы говорят, что эффект не может быть объяснен теориями темной материи, но он предсказывается так называемой модифицированной теорией динамики Ньютона, или MOND.

«На самом деле мы говорим о наличии абсолютных доказательств расхождения», — сказал Макгоу. «То, что вы видите, — это не то, что вы получаете, если все, о чем вы знаете, это Ньютон и Эйнштейн».

Астрономы давно предполагали, что звезды вращаются вокруг центров галактик со скоростью, предсказываемой теорией гравитации, сформулированной английским физиком и математиком Исааком Ньютоном более 300 лет назад.

Ньютон основал свою теорию о том, что объекты притягиваются друг к другу с силой, изменяющейся в зависимости от их массы, на наблюдениях за орбитами планет.С уточнениями теорий физика немецкого происхождения Альберта Эйнштейна ХХ века, он остается поразительно точным.

Но наблюдения скопления галактик Кома в 1930-х годах швейцарским астрономом Фрицем Цвикки, тогда работавшим в Калифорнийском технологическом институте, обнаружили, что на него действуют более сильные, чем ожидалось, гравитационные силы — эффект, который он приписал «Дункелю (калту ) materie », что в переводе с немецкого означает« темный (холодный) материал ».

Когда американские астрономы Вера Рубин и Кент Форд обнаружили аномалии на орбитах звезд в галактиках в 1970-х годах, многие ученые предположили, что они вызваны массами невидимой «темной материи» внутри и вокруг галактик, и эта идея всегда доминировала в астрофизике. поскольку.

По некоторым оценкам, темная материя составляет около 85 процентов всей материи во Вселенной. Говорят, что он взаимодействует со светом и видимой материей только через гравитацию, и это объясняет наблюдаемые аномалии в далеких галактиках.

Но его никогда не видели, и до сих пор никто полностью не объяснил, что это может быть, хотя кандидатами в темную материю являются слабовзаимодействующие массивные частицы или WIMPS, первичные черные дыры и нейтрино.

MOND был сформулирован в 1980-х израильским физиком Мордехаем Милгромом для объяснения наблюдаемых расхождений без учета темной материи.

Он предполагает, что гравитация вызывает очень небольшое ускорение, не предсказанное Ньютоном и Эйнштейном, на таких низких уровнях, что его можно увидеть только в объектах размером с галактику; и это означало бы, что объяснение темной материи не нужно.

К настоящему времени MOND выдержал несколько научных испытаний — хотя многие ученые говорят, что он не может объяснить, например, наблюдения скопления пули сталкивающихся галактик.

Макгоу признает, что MOND представляет меньшинство в астрофизике, и что большинство ученых отдают предпочтение существованию темной материи — идея, которую он поддерживал сам, пока не начал менять свое мнение около 25 лет назад.

«Когда-то я сказал бы то же самое: абсолютно доказано, что существует темная материя, не беспокойтесь об этом», — сказал он.

Но многие предсказания MOND были замечены в астрономических наблюдениях, и последние По его словам, исследования — еще одно свидетельство этого.

«MOND — единственная теория, которая преуспела в этом», — сказал Макгоу. «Это единственная теория, в которой всегда сбывались все предсказания».

Новое исследование поднимает «очень интересную проблему», — сказал Маттиас Бартельманн, профессор теоретической астрофизики Гейдельбергского университета в Германии, который не принимал участия в исследовании.

«Можно ли объяснить темную материю с помощью другого закона гравитации? Если бы это было возможно, это было бы наиболее важно для космологии и физики элементарных частиц », — сказал он в электронном письме.

Однако он сомневается, что« эффект внешнего поля », о котором говорится в новом исследовании, действительно является уникальным предсказанием MOND. , и что это не может быть объяснено некоторыми конкурирующими теориями.

И поскольку теория MOND была сформулирована для учета отклонений вращения в галактиках, можно ожидать, что ее тестирование на галактиках даст убедительные результаты; вместо этого MOND необходимо было успешно протестировать на другие объекты, такие как скопления галактик, сказал он.

Что такое темная материя? | Живая наука

Темная материя — это загадочная не светящаяся субстанция, составляющая подавляющее большинство материи во Вселенной. Хотя эксперты наблюдали гравитационные эффекты темной материи на протяжении десятилетий, ученые по-прежнему озадачены ее истинной природой.

Кто открыл темную материю?

В конце 19 века астрономы начали размышлять о невидимом веществе — тусклых звездах или газе и пыли, разбросанных по всей Вселенной.Согласно обзору, опубликованному в журнале Reviews of Modern Physics за 2018 год, исследователи даже начали оценивать его массу. Большинство считало, что это загадочное вещество было второстепенным компонентом общей массы космоса.

Только в 1933 году швейцарско-американский астроном Фриц Цвикки заметил, что далекие галактики вращаются друг вокруг друга намного быстрее, чем должно быть возможно, учитывая их видимую материю, видимую в телескопы. «Если это подтвердится, мы получим удивительный результат: темная материя присутствует в гораздо большем количестве, чем светящаяся», — написал он в статье, опубликованной в журнале Helvetica Physica Acta в том же году.

Но многие специалисты в этой области скептически относились к результатам Цвикки до 1970-х годов, когда астрономы Кент Форд и Вера Рубин провели подробные исследования звезд во внешних областях соседней галактики Андромеды. Эти звезды слишком быстро вращались вокруг галактического ядра, как если бы какой-то невидимый материал гравитационно тянул их и толкал — ученые вскоре заметили это наблюдение в галактиках по всей Вселенной.

Исследователи понятия не имели, из чего состоит эта невидимая масса. Некоторые астрономы предполагали, что темная материя состоит из маленьких черных дыр или других компактных объектов, которые излучают слишком мало света, чтобы их можно было увидеть в телескопы.Результаты стали еще более странными в 1990-х годах, когда космический телескоп под названием Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) показал, что, по данным НАСА, эта темная материя в пять раз превышает обычную видимую.

Почему темная материя остается загадкой

Обследования с помощью телескопов так и не смогли найти достаточно маленьких компактных объектов, чтобы объяснить это огромное изобилие материала. Большинство современных астрономов думают, что темная материя, вероятно, состоит из субатомных частиц со свойствами, которые сильно отличаются от более известных протонов и нейтронов.

Правящий кандидат на роль темной материи называется Слабо взаимодействующая массивная частица или WIMP. Эти умозрительные сущности не встречаются в Стандартной модели физики элементарных частиц, которая описывает почти все частицы и силы. WIMP были бы больше похожи на призрачное нейтрино, за исключением того, что они будут весить от 10 до 100 раз больше, чем протон. (Точные массы нейтрино неизвестны, но они намного легче электронов).

Подобно нейтрино, вимпы будут взаимодействовать только с двумя из четырех фундаментальных сил во Вселенной: гравитацией и слабым ядерным взаимодействием, которое опосредует распад радиоактивных ядер атомов.Эти частицы темной материи будут электрически нейтральными, что означает, что они не будут взаимодействовать с электромагнетизмом, основой света, и, следовательно, останутся невидимыми.

Физики построили огромные детекторы и поместили их глубоко под землю, чтобы защитить их от мешающих космических лучей в попытках обнаружить вимпов, но до сих пор ни один эксперимент не обнаружил доказательств их существования. В последние годы эта неудача привела к тому, что некоторые специалисты в этой области начали задаваться вопросом, не направились ли они в безумную погоню за частицами без реального конца.

Поэтому некоторые ученые обращают свое внимание на нового кандидата в темную материю, называемого аксионом, масса которого составляет миллионную или даже миллиардную массу электрона, сообщает Proceedings of the National Academy of Science. Эти гипотетические частицы особенно привлекательны для исследователей, потому что они могут также решить еще одну выдающуюся проблему в физике, потенциально взаимодействуя с нейтронами, чтобы объяснить, почему они могут чувствовать магнитные поля, но не электрические.

В июне 2020 года участники эксперимента XENON1T, базирующегося в Национальной лаборатории Гран-Сассо в Италии, детектора, первоначально созданного для попытки захвата вимпов, объявили, что они обнаружили небольшой, но неожиданный сигнал, который можно объяснить присутствием аксионов. Результаты шокировали научное сообщество, но еще не подтверждены другими экспериментами.

Реальна ли темная материя?

Это означает, что исследователи все еще ломают голову над тем, что такое темная материя. Некоторые теоретики задаются вопросом, существует ли во Вселенной целый темный сектор с множеством частиц и даже темными силами, которые влияют только на темную материю, что сродни субатомной сложности, наблюдаемой в видимом космосе.

В то же время меньшинство ученых считает, что темная материя — это мираж.Они присоединяются к идее, известной как модифицированная версия инерции, или MOND, которая предполагает, что в больших масштабах гравитация действует иначе, чем ожидалось, и этим объясняются наблюдаемые вращения звезд и галактик. Но большинство экспертов не убеждены в необходимости столь радикального отхода от известной физики, что также потребовало бы изменений в нашем понимании больших частей реальности.

Темная материя, насколько известно, не связана с темной энергией, еще одним загадочным явлением, ответственным за ускорение расширения космоса. Эти двое просто используют слово «темный», которое ученые часто используют вместо слов о вещах, которые они не совсем понимают.

Дополнительные ресурсы:

• Подробнее о темной материи можно узнать из NASA Education .
• Узнайте больше о разнице между темной материей и темной энергией из NASA Science .
• Посмотрите эту запись публичной лекции , прочитанной физиком Фермилаборатории Дэном Бауэром, в которой объясняется, что такое темная материя и почему она важна.

Министерство энергетики объясняет … Темная материя | Министерство энергетики

Вы здесь

Детектор темной материи LUX-ZEPLIN на основе ксенона собирается в Подземном исследовательском центре Сэнфорда.

Фото любезно предоставлено Мэтью Капустом, Подземный исследовательский центр Сэнфорда.

Темная материя составляет в пять раз больше Вселенной, чем обычная материя. Однако мы мало о нем знаем, кроме того, что он взаимодействует с обычной материей только через гравитацию.Несмотря на отсутствие знаний, у ученых есть неопровержимые косвенные доказательства существования темной материи. Например, ученые могут объяснить, как вращаются галактики и как формируется и развивается крупномасштабная структура Вселенной, существованием темной материи. Термин темная материя был введен в 1933 году Фрицем Цвикки из Калифорнийского технологического института для описания невидимой материи, которая должна доминировать над одной особенностью Вселенной — скоплением галактик Кома. Галактики в скоплении Кома двигались слишком быстро для такой массы, как казалось, и темная материя была потенциальным объяснением.В 1970-х годах Вера Рубин из Института Карнеги нашла доказательства существования темной материи в своем исследовании вращения галактик. Но природа темной материи остается загадкой.

У ученых есть несколько кандидатов на определение типов частиц, из которых состоит темная материя. Одна из возможностей состоит в том, что темная материя состоит из вимпов (слабовзаимодействующих массивных частиц), которые имеют массу от 1 до 1000 раз больше, чем протон. Другой кандидат — аксион, частица в десять триллионной массы электрона.Теоретически аксионы преобразовывались бы в частицу обнаруживаемого света (называемую фотоном) в присутствии сильного магнитного поля. С другой стороны, темная материя может также существовать в виде богатого и сложного набора частиц.

Департамент науки Министерства энергетики: вклад в развитие темной материи

Департамент науки Министерства энергетики США Программа физики высоких энергий поддерживает исследования темной материи посредством дополнительных экспериментов, некоторые из которых проводятся в партнерстве с Национальным научным фондом и другими агентствами. Исследователи используют большие чувствительные детекторы, расположенные глубоко под землей, для непосредственного поиска частиц темной материи, которые могут постоянно проходить через Землю.Исследователи также могут обнаруживать темную материю косвенно через определенные сигнатуры в космических лучах и гамма-лучах. Ученые ищут эти сигнатуры с помощью космических и наземных обсерваторий. Исследователи также пытаются создать темную материю с помощью ускорителей частиц, таких как Большой адронный коллайдер и различные пользовательские объекты Министерства энергетики США.

Факты о темной материи

• Темная материя составляет около 85 процентов всей материи во Вселенной, что более чем в пять раз больше, чем вся обычная материя.
• Темная материя сыграла важную роль в образовании галактик.
• Исследователи используют астрономические обзоры для построения карт расположения темной материи во Вселенной, основываясь на том, как свет от далеких галактик изгибается, когда он движется к нам.

Ресурсы и связанные с ними термины

Благодарности

Майкл Кук (DOE)

Научные термины могут сбивать с толку. DOE Explains предлагает простые объяснения ключевых слов и концепций фундаментальной науки.В нем также описывается, как эти концепции применяются к работе, которую проводит Управление науки Министерства энергетики США, поскольку это помогает Соединенным Штатам преуспеть в исследованиях во всем научном спектре.

Мартин Уайт: Темная материя

Мы полагаем, что большая часть материи во Вселенной темная , т.е.е. не может быть обнаружен по свету, который он излучает (или не испускает). Это «вещи», которые нельзя увидеть напрямую — поэтому мы думаем, что он вообще существует? О его наличии косвенно свидетельствует движения астрономических объектов, в частности, наблюдения звезд, галактик и скоплений / сверхскоплений галактик. Это также необходимо для включения гравитация для усиления малых колебания в космической микроволновке Фон, достаточный для формирования масштабного структуры, которые мы видим во Вселенной сегодня.

Темная материя имеет важные последствия для эволюции Вселенной и структура внутри него. Согласно общей теории относительности, Вселенная должна соответствовать одному из трех возможные типы: открытый, плоский или закрытый. Общее количество массы и энергии во Вселенной определяет, какой из три возможности применимы ко Вселенной. В случае открытой Вселенной полная масса и плотность энергии (обозначенные греческой буквой (омега ) меньше единицы.Если Вселенная закрыта, Омега больше единицы. В случае, когда Омега в точности равно единице, Вселенная равна «плоский».

Примечание , что динамика Вселенной не определяется полностью геометрией (открытая, закрытая или плоская), если Вселенная не содержит только иметь значение. В нашей Вселенной, где большая часть Омега поступает из темной энергии, это соотношение между плотностью массы, пространственной кривизной и будущим Вселенной больше не содержит .В этом случае неверно, что «геометрия (пространственная кривизна) это судьба ». Вместо этого, чтобы узнать, что произойдет, нужно рассчитать эволюцию коэффициента расширения Вселенная для конкретного случая плотности материи, пространственной кривизны и «забавная энергия», чтобы узнать, что будет.

Кандидаты в темную материю (DM) обычно делятся на два больших категории, вторая категория подразделяется на следующие категории:

• Барионный
• Небарионный
  • горячая темная материя (HDM) и
  • холодная темная материя (CDM),

Для получения дополнительной информации

В стороне от плоскостности