Юпитер станет детектором темной материи
В новой статье, опубликованной на ресурсе препринтов arXiv, предполагается, что на Юпитере можно поймать частицы темной материи. Его гравитация достаточна для захвата этих частиц. Образующиеся при аннигиляции нейтрино могут быть обнаружены с помощью детектора Черенкова. Исследователи предлагают использовать водной черенковский детектор с энергией от 100 МэВ до 5 ГэВ для наблюдения за избыточными нейтрино, приходящими со стороны Юпитера.
Юпитер — самая большая планета в Солнечной системе. Ее объема достаточно, чтобы поглотить все остальные планеты и при этом еще останется немного свободного места. Он состоит в основном из водорода и гелия и лишен твердой поверхности. Из всех планет Юпитер обладает самым мощным магнитным полем и гравитацией. Его гравитационное поле регулярно притягивает небесные тела. В 1994 году Юпитер захватил комету Шумейкера-Леви-9 с печальными для нее последствиями.
Из всех объектов, наблюдаемых в атмосфере планеты, самым примечательным является Большое Красное пятно. Это гигантский газовый вихрь в форме вытянутого эллипса на экваторе планеты. Он постоянно меняется в размерах. Газ вращается в нем со скоростью 500 километров в час, делая полный оборот за шесть земных суток. Несложно подсчитать размеры грандиозного «газоворота».
Планеты Солнечной системы до сих пор казались последним местом для охоты за темной материей. Это таинственное вещество невидимо для всех обычных методов обнаружения. Считается, что оно занимает до 27% объема Вселенной, на 5% превосходя объем видимой «светлой» материи. Большая часть оставшегося 51% состоит предположительно из темной энергии.
Как следует из названия, темная материя не излучает, не поглощает и не отражает свет. О ее существовании можно судить по гравитационному воздействию на галактики, скопления галактик и другие крупномасштабные структуры Вселенной. Несмотря на то, что темная материя по распространенности занимает второе место во Вселенной, ее природа остается практически неизвестной.
Масса темной материи измеряется в гигаэлектронвольтах (ГэВ), это стандартный метод определения массы частиц в физике высоких энергий. До недавнего времени попытки обнаружить темную материю основывались на экспериментах, в которых она рассеивалась заряженными частицами (электронами, протонами или нейтронами) в детекторе. Эти взаимодействия сопровождаются выделением энергии, которое фиксируется и косвенно выявляет присутствие темной материи.
В статье Сандры Роблес из Королевского колледжа Лондона и Стефана Мейен-Бергера из Мельбурнского университета, опубликованной в arXiv, авторы предлагают рассчитывать уровень потока нейтрино, порождаемого аннигиляцией частиц темной материи на Юпитере. Обнаруживать нейтрино-маркеры темной материи предлагается с помощью существующих нейтринных обсерваторий.
Команда также предлагает использовать водные черенковские детекторы, которые предназначены для обнаружения частиц высокой энергии. Детектор улавливает так называемое черенковское излучение, которое частица испускает при прохождении через воду. Черенковское излучение имеет оптическую природу: когда заряженная частица преодолевает плотную прозрачную среду, подобную воде, возникает слабая вспышка синего света.
Команда ученых предполагает, что Юпитер является идеальным местом для поиска темной материи с помощью детекторов черенковского излучения. Низкая температура его ядра и мощная гравитация предполагают способность захватывать неуловимую темную материю и какое-то время удерживать ее. Поток нейтрино со стороны Юпитера может свидетельствовать о захвате и аннигиляции частиц темной материи. Аналогичная методика используется для наблюдения за Солнцем.
Ранее ученые рассказали, как протекала бурная молодость Солнечной системы
