Учёные разработали новый метод поиска тёмной материи, которая составляет 85% всей материи во Вселенной, с помощью детекторов, предназначенных для наблюдения за гравитационными волнами. Команда исследователей обнаружила новую форму взаимодействия между тёмной материей и зеркалами Лазерного интерферометрического гравитационно-волнового обсерватория (LIGO), что позволило достичь значительного прорыва в этом направлении.
Исследование, проведённое учёными из Кардиффского университета, сосредоточилось на поиске сверхлёгкой формы тёмной материи. Используя данные LIGO за 2019-2020 годы, они смогли улучшить результаты поиска в 10,000 раз по сравнению с предыдущими мировыми достижениями.
Главная идея исследования заключалась в обнаружении едва уловимых изменений в зеркалах детектора, вызванных воздействием тёмной материи. Благодаря невероятной точности LIGO, способного фиксировать изменения, меньшие, чем диаметр атомного ядра, учёным удалось установить новые пределы на силу взаимодействия тёмной материи.
Профессор Хартмут Гроте, инициатор исследования, отметил: «Проблема тёмной материи — наблюдение необъяснимой массы во Вселенной — является одной из самых больших загадок в физике и астрономии. Более 50 лет учёные пытаются понять, из чего состоит эта материя, как она была создана и откуда она появилась».
LIGO, представляющий собой километровые L-образные вакуумные трубки, в которых лазерный луч многократно отражается между зеркалами, позволяет учёным фиксировать гравитационные волны, появляющиеся из-за разницы в времени, за которое лазеры проходят свои пути. Однако в этом исследовании команда из Кардиффа использовала данные LIGO для поиска «шёпота» тёмной материи, взаимодействующей с зеркалами детектора.
С помощью сложных симуляций и новых методов вычислений исследователи смогли создать более точную модель взаимодействия тёмной материи с лазерными лучами, что открывает огромные перспективы для будущих детекторов гравитационных волн.
Исследование показало, что волновые теории тёмной материи могут объяснить многие наблюдаемые явления, став альтернативой более традиционным гипотезам. Учёные полагают, что с использованием новых данных, которые в настоящее время собирает LIGO, они смогут ещё более улучшить результаты поиска тёмной материи.
«Гравитационно-волновые обсерватории, предназначенные для изучения событий на миллиарды световых лет, предоставляют настолько точные измерения, что мы смогли перепрофилировать их данные для поиска эффекта тёмной материи на зеркала», — отметил соавтор исследования доктор Вивьен Реймонд.