[Armencho]

Как ГНСС охотится на тёмную материю

Команда физиков использует данные с навигационных спутников для охоты за тёмной материей – загадочной субстанцией, которая удерживает галактики вместе.
На собрании в Американском физическом обществе в субботу исследователи рассказали, что они не нашли намёков на гипотетическую природу тёмной материи, которая состоит из брешей в структуре пространства, называемых топологическими дефектами. Однако, по словам учёных, они значительно сузили характеристики того, как дефекты – если они существуют – взаимодействуют с обычной материей. Их исследования показали, каким удивительным инновационным – и дешёвым, что существенно – образом могут быть протестированы новые идеи, что из себя может представлять тёмная материя.

«Это так интересно, свежо и удивительно, и ничего практически не стоит, - говорит Дмитрий Будкер, экспериментальный физик из университета Иоганна Гутенберга в Майнце. – Это стоит только работы студентов, анализирующих данные».

По мнению астрофизиков, тёмная материя составляет 85% всего вещества Вселенной. До сих пор существование тёмной материи доказывалось только её гравитационным воздействием.

Десятилетиями многие физики пытались напрямую определить перспективного кандидата для частиц тёмной материи, так называемые тяжёлые слабовзаимодействующие частицы или WIMP.

Но энтузиазм увядал по мере того как самые чувствительные датчики не могли обнаружить частицы, пролетающие через нашу галактику и сквозь Землю.

Бенджамин Робертс и Андрей Деревянко, двое физиков из Университета Невады в Рено, вместе с коллегами объявили о том, что они придумали способ для поиска топологической тёмной материи. Для этого они используют архивные данные с 31 орбитального спутника GPS. Каждый спутник имеет на борту атомные часы и транслирует тактовые синхросигналы. Приёмники на Земле используют информацию синхронизации с многочисленных спутников для определения, как далеко до каждого из них и, соответственно, своего местонахождения.

Теория предполагает, что внутри топологического дефекта изменяются константы Вселенной. В частности, прохождение топологического дефекта будет манипулировать с так называемой постоянной тонкой структуры, которая определяет силу электромагнитного воздействия и точную частоту излучения, которое атом будет абсорбировать или испускать, подобно тому, как электрон в нём прыгает с одного квантового энергетического уровня на другой. Значит, когда спутник GPS проходит через топологический дефект, это заставит атомные часы спутника пропустить удар.

Одного такого прыжка в одних атомных часах недостаточно для доказательства наличия топологического дефекта. Поэтому исследователи надеялись на сильный сигнал, волну временнЫх сдвигов, которая наберётся на протяжении всей 50,000-километровой сети GPS, если Земля пройдёт через доменную границу, когда галактика вращается в своём облаке тёмной материи.

Скомбинировав данные GPS за 16 лет, учёные не нашли доказательств временнЫх сдвигов больше чем в половину наносекунды, рассказал Робертс на собрании. Это накладывает ограничения на количество таких топологических дефектов и на степень их взаимодействия с материей – ограничения, которые на шесть порядков более жёсткие, чем установленные предыдущими исследованиями взрывов сверхновых. Пока полученные результаты не превышают уровень «шума» часов. «Так что нам есть что улучшать», - сказал Робертс.

«Похоже, стоит продолжать исследования, - говорит Гленнис Фаррар, теоретик Нью-Йоркского университета. - Идея о тoм, как бы извлечь сигнал, была идеей, которую забавно было обдумывать». Сейчас, сказала она, частная модель тёмной материи кажется «довольно узкой». Исследоватеи могли бы, например, произвольно предположить, что доменная стенка не намного толще, чем Земля.