Ученые обнаружили избыток высокоэнергетических электронов в космическом излучении, которое достигает Земли в районе Антарктики. По словам исследователей, это явление может быть результатом аннигиляции частиц темной материи. Статья группы ученых из США, Германии, Китая и российского НИИЯФ (научно-исследовательский институт ядерной физики) при МГУ опубликована в журнале Nature.

Неизвестный ранее источник космических лучей вблизи Солнечной системы открыли учёные, сотрудничающие друг с другом в рамках проекта "Передового ионизационного калориметра (Advanced Thin Ionization Calorimeter — ATIC), возглавляемого университетом Луизианы. Изучив этот источник, физики надеются больше узнать о тёмной материи.

Гигантский гелиевый шар поднял в небо над Антарктикой регистрирующее оборудование весом почти в 2 тонны на высоту 38 километров. Сделано это было для того, чтобы зафиксировать космическое излучение, которое поглощается атмосферой Земли.

Результаты удивили всех: приборы показывали присутствие избытка электронов высоких энергий (300-800 гигаэлектронвольт). Их источник неизвестен, но одним из возможных объяснений может стать аннигиляция неких частиц (существующих пока лишь в теории), принадлежащих тёмной материи.

Шар был отправлен в стратосферу 19 декабря 2005 года, подробнее о программе читайте здесь (фото Louisiana State University).

"Этот излишек частиц нельзя объяснить в рамках существующей стандартной модели появления космических лучей, — говорит Джон Уэфел , ответственный исследователь ATIC. – Значит, должен существовать другой источник электронов высоких энергий относительно недалеко от нашей Солнечной системы".

Учёные оценивают расстояние до него в три тысячи световых лет. Источником может быть как пульсар, так и мини-квазар, останки сверхновой или же средней массы чёрная дыра.

Обобщённый спектр электронов, прибывающих из самых разных источников в Галактике, показан пунктирной ниспадающей кривой. Крупными точками показаны полученные в ходе полёта шара данные. Треугольник из маленьких точек – это одна из существующих моделей аннигиляции тёмной материи. Его вершина находится вблизи пика пойманных электронов. Сумма двух теоретических кривых показана сплошной линией. Она хорошо согласуется с полученным в ходе опыта спектром, что намекает на возможную природу данных высокоэнергетических частиц (иллюстрация J. Chang et al.).

"Космические лучи теряют свою энергию по мере движения сквозь галактику, потери эквивалентны имеющейся энергии частиц. По нашим данным, частицы из далеко расположенных источников (и наблюдаемой энергией) не дошли бы до Земли, значит, источник – наш сосед", — заявляет другой исследователь Джим Адамс (Jim Adams) из космического центра Маршалла.

"Эти результаты стали первыми свидетельствами существования неизвестного науке объекта вблизи Солнечной системы, изучением которого будут заниматься другие приборы", — добавляет Уэфел.

Если же этим источником является загадочная тёмная материя, то учёные смогут "отловить" испускаемые при её аннигиляции электроны, позитроны, протоны и антипротоны. (Кстати, скопления тёмной материи могут существовать не только где-то далеко, между галактиками или группами галактик, но даже у нас под боком — в самой Солнечной системе — полагают авторы одного из недавних исследований.)

Подробнее об открытии высокоэнергетических электронов можно прочесть в пресс-релизе NASA и в статье авторов открытия, вышедшей в журнале Nature.

Читайте также о том, как элементы тёмной материи вызывают вспышки на Солнце.