В прошлом ноябре данные от поднимаемого на аэростате детектора частиц, окружающего Южный полюс, показали драматический избыток богатых энергией частиц от пространства – возможный признак темной материи, таинственная сущность, сила тяжести которой, кажется, скрепляет нашу галактику. Но спутниковые данные, о которых сообщают сегодня, прикрепляют булавку к тому требованию. Исследователи, работающие с орбитальным Космическим телескопом Гамма-луча Ферми НАСА, говорят, что не видят подразумеваемый избыток. Наблюдения не опровергают существование темной материи, но они помещают увлажнитель на надежды, что физики уже начали видеть его.
В течение многих десятилетий астрофизики знали, что галактики не содержат достаточно обычного вопроса, чтобы помешать себе кружиться обособленно. Таким образом, они принимают ту некоторую форму темной материи, проникает в каждую галактику и обеспечивает, дополнительная сила тяжести должна была сохранить его целым. Но физики непосредственно никогда не наблюдали частиц темной материи, которые, как предполагается, взаимодействуют очень слабо с обычным вопросом.
Один способ определить эти частицы мог бы состоять в том, чтобы смотреть на небеса. Некоторые популярные теоретические модели предлагают, чтобы, если две непрекращающихся частицы темной материи сталкиваются, они уничтожили для создания обычной частицы и античастицы, такой как электрон и позитрон, который может наблюдаться. Те частицы должны появиться с определенной энергией, определенной массой частиц темной энергии, приведя к острому пику в энергетическом спектре электронов и позитронов от пространства.
Вот почему результаты финансируемого НАСА эксперимента воздушного шара Наступающего тонкого калориметра ионизации (ATIC) зажгли интерес прошлой осенью (Наука, 21 ноября 2008, p. 1173). ATIC заметил, что число электронов и позитронов, поражающих Землю, достигло максимума резко приблизительно между 300 миллиардами и 800 миллиардами электрон-вольт. Тот драматический избыток, казалось, был соответствующим уничтожению темной материи.
Но новые спутниковые измерения, от телескопа Ферми за $690 миллионов, не показывают такой избыток. Начатый в июне и разработанный для обнаружения богатых энергией фотонов, названных гамма-лучами, Ферми является фактически современным детектором частиц, служащим точно также для обнаружения электронов и позитронов. Это обнаружило больше чем 4 миллиона электронов и позитронов с августа до января – по сравнению с тысячами ATIC – и исследователи Ферми точно измерили энергетический спектр частиц.
Данные не воспроизводят пик ATIC, исследователи Ферми объявили сегодня на ежегодной Встрече в апреле американского Физического Общества в Денвере, Колорадо. «Мы имеем намного лучшую статистику и можем сказать Вам, что не видим настолько чрезвычайную особенность», как был замечен поднимаемым на аэростате экспериментом, говорит Стивен Риц, член команды Ферми от Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Зеленом поясе, Мэриленд.
Однако исследователи ATIC не готовы признать, что Ферми заканчивается правила их. У Ферми есть намного более плохая энергетическая резолюция, говорит Джон Вефель, астрофизик в Университете штата Луизиана в Батон-Руже и лидере бригады ATIC. Это превратило бы любой пик в намного менее драматический широкий удар, и спектр Ферми, действительно кажется, показывает своего рода нежный подъем подземных вод на поверхность. «Различие сводится к чему-то в инструментовке», говорит Вефель.
Даже если результаты Ферми помещают kibosh на надежды, что темная материя была уже обнаружена чистым и простым способом, существует все еще, случайные физики видели более тонкие признаки его, говорит Нил Вайнер, теоретик в Нью-Йоркском университете. Он отмечает, что итальянский спутник PAMELA в прошлом году сообщил об увеличении отношения позитронов к электронам в более низких энергиях, которые могли намекнуть на некоторое проявление темной материи. И, как Вефель отмечает, спектр Ферми, кажется, включает больше богатых энергией электронов, чем ожидаемый, который мог также быть доказательствами таинственной сущности.