Российский спутник «Ресурс-ДК1», к которому прикреплена установка PAMELA
Сотрудники Мичиганского центра теоретической физики, Института теоретической физики Ян Чжэньнина и Северо-Восточного университета (все — США) свели в единую систему противоречивые результаты экспериментов, направленных на поиск тёмной материи.
Проблема несовместимости моделей, построенных по разным данным, привлекла внимание учёных после появления положительных результатов опыта CDMS. Целью этого эксперимента, напомним, является прямая регистрация взаимодействия частиц тёмной материи с веществом детекторов. В конце прошлого года представители коллаборации сообщили о возможном обнаружении двух событий, отличных от фоновых. Три месяца назад обнадёживающие данные опубликовала и коллаборация CoGeNT, которая использует детекторы другого типа.
Несколько раньше, в 2008 году, были обнародованы данные PAMELA — прикреплённого к искусственному спутнику Земли аппарата, предназначенного для исследования космических лучей. PAMELA зарегистрировал превышение расчётной интенсивности потока позитронов в диапазоне энергий 10–90 ГэВ, что многие сочли свидетельством аннигиляции частиц тёмной материи. При этом, к удивлению физиков, соответствующего сигнала в случае антипротонов отмечено не было, хотя они также должны появляться при аннигиляции.
Суть проблемы состоит в том, что модели, объясняющие результат PAMELA, дают чрезвычайно малую вероятность обнаружения частиц тёмной материи в экспериментах вроде CoGeNT и CDMS.
Предложенное авторами решение дополняет существующие модели, в которых кандидатами на роль составляющих тёмной материи выступают слабовзаимодействующие массивные частицы (вимпы). Учёные вводят в рассмотрение уже не один, а два типа вимпов, которые — условно — будут отвечать за сигналы в разных классах экспериментов.
Первая частица, нейтралино, давно обсуждается специалистами. Нейтралино относится к майорановским частицам (то есть является античастицей для самого себя), а следы его присутствия должны проявляться в опытах по прямой регистрации тёмной материи. Существование нейтралино предсказывают суперсимметричные расширения стандартной модели.
Второй вимп должен лежать в так называемом скрытом секторе физики частиц и принадлежать к дираковским фермионам — иметь отдельную античастицу. Расчёты показывают, что такой вимп даёт нужный сигнал в экспериментах по регистрации позитронов.
По мнению профессора Оксфордского университета Джозефа Силка (Joseph Silk), основное преимущество новой модели заключается в том, что она поддаётся проверке. «Любая модель «аннигиляционного» плана, соответствующая данным PAMELA, должна давать мощный поток высокоэнергетичных электронов и позитронов в молодой Вселенной, когда плотность тёмной материи была выше, — поясняет учёный. — А это отразится на параметрах микроволнового фонового излучения». Обнаружить такого рода вариации может обсерватория «Планк», запущенная в прошлом году.
Полная версия отчёта опубликована в журнале Physical Review D; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.
Подготовлено по материалам Physicsworld.Com.
