WIIKI.RU: Как поджечь термит с помощью тёмной материи

Физика - это область естествознания, наука. Она изучает самые общие и фундаментальные закономерности, которые определяют структуру и эволюцию материальн... читать далее »

Статьи по Физике

10.04.2014 16:08

Как поджечь термит с помощью тёмной материи. Физика.

Ранее сообщалось о трагическом несовпадении: космические телескопы подсказывают, что частицы тёмной материи (ТМ) есть, причём довольно массивные, а наземные лабораторные эксперименты если и показывают намёки на такие частицы, то совсем другой массы?

Очевидно, если мы хотим убедиться в их существовании, нужны такие эксперименты, которые могли бы «железно» решить вопрос о массе вимпов — слабо взаимодействующих частиц тёмной материи. И тут на сцене появляются Анджей Друкер (Andrzej Drukier) из американской компании Biotraces и его коллеги: они предлагают новый тип более простого и дешёвого детектора вимпов, способного побороться за окончательное решение ТМ-вопроса.

Важность такого рода детектора огромна: нынешние расположены глубоко под землей (например, в толще антарктического льда), страдают рядом технических проблем; главное же — их должно быть много, а они дороги. В общем, наземный поиск ТМ движется не так быстро, как хотелось бы.

Не все способы поиска тёмной материи одинаково полезны для здоровья... Впрочем, военным, в силу определённых причин, сходная установка вполне может понравиться. (Иллюстрация A. Drukier.)

Чем отличаются варианты, анонсированные г-ном Друкером и Ко? В первом из них учёные предлагают внедрять нанозёрна металла в минерал, содержащий значительное количество оксидов. Когда вимп из ветра тёмной материи, дующего сквозь Землю, ударит в шарик металла, тот нагреется в достаточной степени, чтобы начать реакцию с оксидом и инициировать... процесс горения, весьма сходный с идущим при поджигании термита. Вы скажете, что товарищи в детстве не успели подорвать достаточное количество cамодельных взрывных устройств? Всё не так драматично.

«Такие штуки будут не опаснее бенгальских огней или прокалывания воздушного шарика», — утешает Катрин Фриз (Katherine Freese) из Мичиганского университета (США), один из авторов работы. Действительно, нанозёрна слишком малы, чтобы начать масштабную реакцию горения. Зато можно будет надёжно отличать вимпы от фоновой космической радиации: последняя будет мощнее, отчего взрываться будет сразу несколько кусочков минерала с зёрнами металла, в то время как один вимп инициирует горение только одной единицы «термитного детектора».

Но не все такие оптимисты. «Если у вас тонна взрывчатки, это слишком рискованно. Или нет?» — говорит Анджей Друкер. В теории, конечно, детектор не должен дать мини-взрывам вылиться в цепную реакцию, но «если мы ошибёмся в этом, то ошибёмся серьёзно», здраво замечает исследователь. Всё верно: детекторы вимпов должны быть очень большими и массивными. По сути, речь пойдёт о вагонах... нет, об эшелонах термитной смеси. Остаётся утешать себя тем, что пока не придуман детектор, в котором вимп вызывал бы цепную реакцию распада тяжёлых ядер...

Вторая работа этого же коллектива на ту же тёмноматерийную тему выглядит вроде бы не такой «опасной». Альтернативный детектор использует энзимы — молекулы, играющие роль катализаторов многих химических реакций внутри живых организмов. Энзимы сходны со взрывчаткой и тому подобным тем, что могут выдавать немало тепла при случайном взаимодействии с вимпом, но, к счастью, если они получили от столкновения слишком много энергии, то молекула энзима просто распадётся, не давая реакции зайти чересчур далеко.

Группа г-на Друкера предлагает замораживать блок пероксида водорода и воды с энзимами и металлическими наночастицами. Пока блоки остаются замороженными, ничего не происходит, однако как только вимп из ветра тёмной материи, предположительно обдувающего Землю, рассеется на металле, его энергия локально растопит лёд, после чего энзимы «встретятся» с жидким пероксидом водорода — и начнёт вырабатываться газ. Последний будет эффективно разрушать лёд, создавая шум, пригодный для регистрации микрофонами. В отличие от спартанско-вечевого голосования, источники и интенсивность шума в такой системе можно будет точно измерить и локализовать, что позволит сравнительно точно регистрировать ТМ-«дуновения».

Прямо сейчас оба устройства — лишь идея, и Анджей со товарищи не собираются уже завтра строить колоссальные массивы термитных или ледяных блоков. Однако идея довольно интересная: электроники в таких детекторах минимум, ни вам германия, ни аналогичного по «дешевизне» ксенона, а чувствительность должна быть не самой плохой. Кстати, авторы замечают, что сходным образом можно искать скрытое оружие массового поражения — по излучаемым им нейтронам. «Не думаю, что добуду денег на изучение тёмной материи, но я почти уверен, что на спокойный сон родины денег дадут», — реалистично-пессимистично заключает учёный.

источник