РОССИЯ : Русские и итальянцы исследуют тайны темной материи

1
(обновлено 16:48 15.05.2015)

эксперт Института космических исследований Юрий Зайцев.

- Созданием российскими и итальянскими учеными летного образца прецизионного (сверхточного) магнитного спектрометра «Памела» завершился важнейший, по определению руководителей Роскосмоса, этап международного проекта «РИМ-Памела» (РИМ - российско-итальянская миссия). Научные задачи проекта, в котором участвуют также ученые Германии, Швеции и США, связаны с решением фундаментальных проблем космологии - физическом учении о Вселенной, ее происхождении и эволюции.

По словам научного руководителя проекта с российской стороны профессора Московского инженерно-физического института (МИФИ) Аркадия Гальпера, это такие проблемы, как «природа темной материи, генерация и распространение галактических космических лучей, процессы на Солнце и солнечные космические лучи, частицы высоких энергий в земной магнитосфере». В основу самой идеи проекта были положены ранее выполненные в МИФИ исследования.

Спектрометр «Памела» оснащен современными детекторами элементарных частиц, позволяющими на основе магнитного анализа (по отклонению частиц при прохождении через магнитное поле) регистрировать и измерять знак и величину электрического заряда, скорость, энергию и массу, направление и время прихода космический частицы.

После окончательного завершения автономных испытаний летного образца прибора, которые проводятся в Римском университете Тор Варгата под руководством научного руководителя проекта с итальянской стороны профессора Пикоццы Пьердоржио, спектрометр в апреле будет отправлен в Россию и установлен в специальном герметическом контейнере на новом российском спутнике дистанционного зондирования Земли «Ресурс-ДК1», созданном в самарском ракетном центре «ЦСКБ-Прогресс».

Обычно комплексные испытания космического аппарата с полным составом научной и служебной аппаратуры занимают около полугода. Соответственно запуск спутника может состояться не ранее IV квартала текущего года. На орбиту «Ресурс-ДК1» выведет ракета-носитель «Союз-М». Старт - с космодрома Байконур. Ожидается, что время активной работы спутника на орбите высотой от 360 до 690 км составит, как минимум, три года.

Во время измерений чувствительной осью «Памела» будет направлена в зенит, в отличие от основной целевой аппаратуры спутника, ориентированной на Землю. Такое положение «Памелы» обеспечит возможность непрерывных наблюдений космического излучения в течение всего времени функционирования спутника на орбите.

В основном режиме измерений суточный объем информации с прибора составит около 10 миллиардов единиц. Технические возможности космического аппарата позволяют запомнить и передать на наземную станцию приема в сутки в два раза больший объем. Основная станция приема находится в Москве (отсюда будет осуществляться и управление экспериментом), вторая - в Ханты-Мансийске (Западная Сибирь).

В течение одного часа после приема информации будет выполняться анализ ее качества, а затем данные поступит в группу оперативной обработки. Важной особенностью системы приема информации является возможность ее анализа на московской станции с удаленных терминалов, включая терминалы в Италии и Швеции. Полная обработка будет выполняться по согласованным программам в странах-участницах проекта. Использование и опубликование научных результатов будет совместным.

За три года непрерывных наблюдений предполагается зарегистрировать 10 тысяч антипротонов (элементарных частиц, имеющих те же физические характеристики, что и их «двойники» протоны - частицы, отличающиеся от антипротонов только знаком электрического заряда) и 100 тысяч позитронов  - античастиц по отношению к электрону. Участники проекта полагают, что этого будет достаточно для выделения эффекта от аннигиляции - превращения частицы и античастицы при столкновении в другие очень массивные и слабовзаимодействующие частицы, так называемые «вимпы» (WIMP - weak interaction massive particle), которые, по мнению ученых, и образуют темную материю во Вселенной. Более того, в ходе эксперимента, возможно, удастся определить и их массу.

Поскольку одного только магнитного анализа недостаточно для выделения античастиц (электроны могут имитировать антипротоны: и те, и другие частицы имеют отрицательный заряд; а протоны - имитировать позитроны), в состав «Памелы» включен ряд дополнительных приборов и детекторных систем (часть из коротых разработана российскими учеными), обеспечивающих надежное выделение античастиц и определение их энергий.

До настоящего времени экспериментальные данные о потоках высокоэнергичных антипротонов и позитронов в космических лучах были получены с помощью приборов, устанавливаемых на высотных аэростатах, что из-за влияния атмосферы не обеспечивало требуемой точности измерений. Проект «РИМ-Памела» может стать, таким образом, первым в мире реализованным экспериментом по определению скрытой массы во Вселенной космическими средствами.

«Известно, что Вселенная состоит на 25% из темной материи (или скрытой массы) и 70% из темной энергии - энергии космического вакуума, направленной против гравитационных сил притяжения и обеспечивающей бесконечное расширение нашей Вселенной», - говорит профессор Гальпер.

Наличие темного вещества во Вселенной ни у кого и раньше не вызывало сомнений. Установлено также, что есть целые области, заполненные невидимым веществом. Для наблюдателя с Земли оно проявляет себя как линза, которая фокусирует электромагнитное излучение (отклоняя его в гравитационном поле) отдаленного космического объекта, если и наблюдатель, и невидимое вещество (линза), и наблюдаемый объект находятся на одной линии.

«Однако всегда стоял вопрос, - подчеркивает Гальпер, - какую часть от массы видимой части Вселенной, которую наблюдают астрономы, составляет масса невидимого вещества? Это очень важный вопрос, так как если полная плотность вещества во Вселенной, определяемая его и видимой, и невидимой частями, меньше некоторой критической плотности, то Вселенная будет расширяться бесконечно. Если больше, то через какое-то время она начнет сжиматься. Если же равна критической, то, по-видимому, Вселенная будет и дальше расширяться, но с уменьшающейся скоростью».

Проникновение в загадочный мир, называемый темной материей, измерение массы частиц (если, конечно, она состоит из элементарных частиц), определение их происхождения и свойств и станет основным предметом предстоящих исследований в рамках проекта «РИМ-Памела».-0-

 

 

1
Загрузка...