Темная материя покрыта мраком

Временной ход глобальной температуры приземного слоя воздуха (среднемесячные данные по планете); светлая кривая – наблюдение; темная кривая – прогноз.
Данные ФИАН

Долгопрудненская научная станция Физического института им. П.Н.Лебедева РАН (ФИАН), организованная в 1946 году, – уникальная исследовательская организация. Можно сказать, практически в черте Москвы около полусотни ученых занимаются изучением космических лучей (включая античастицы – антипротоны, позитроны), их влияния на атмосферные процессы, погоду и климат Земли┘ Собственно говоря, откуда они вообще приходят к нам – космические лучи, где их источник? А в последние три года к этому, далеко не полному, перечню научных задач добавилась и еще одна, очень модная даже в обывательском сознании: поиски в космосе так называемой темной материи.

Последнее стало возможно с июля 2006 года, когда на орбиту был выведен 6-тонный спутник, который нес на борту 500-килограммовый спектрометр PAMELA (Payload for Antimatter–Matter Exploration and Light Nuclei Astrophysics; «Аппаратура для исследования взаимодействия антиматерии и материи┘»). В создании этого астрофизического прибора и разработке программы экспериментов на нем участвовали не только российские организации (МИФИ, ФИАН, ФТИ С.-Пб.), но и ученые из Италии (университеты Рима, Флоренции, Бари), Германии (университет г. Зиген), Швеции (Королевский технологический институт).

«По современным космологическим представлениям, физическая материя во Вселенной составляет всего около 4%, – поясняет руководитель Долгопрудненской научной станции ФИАН, участник коллаборации PAMELA, Юрий Стожков. – 22% приходится на темную материю. Никаких признаков темной материи мы пока не имеем. А остальные 74% – это темная энергия».

Ищут же темную материю по соотношению потоков протонов и антипротонов. Сколько в нашей галактике рождается антипротонов – известно. И если вдруг появятся дополнительные их источники (экзотические каналы – как называют их физики), то это сразу почувствуют приборы, например, такие как PAMELA.

Что может служить, хотя бы гипотетически, источником этих дополнительных антипротонов? Испарение черных дыр, например или «залетные» антипротоны из других галактик┘ «Наша задача в эксперименте PAMELA – с высокой точностью померить отношение потоков протонов и антипротонов. Но пока, повторяю, PAMELA не нашла никаких экзотических каналов антипротонов», – подчеркивает Юрий Стожков.

Но надежды у исследователей остаются. Дело в том, что PAMELA – это первый эксперимент в мировой практике, в котором могут быть измерены потоки космических частиц в таком широком энергетическом диапазоне – до 1013 электрон-вольт (эВ).

Как бы там ни было, но вот уже почти три года этот спектрометр передает на Землю 15 гигабайт научной информации в сутки. Вся она поступает в Научный центр мониторинга Земли, на приемную станцию в Отрадном. «Центр может принять более 100 гигабайт в сутки, – поясняет Стожков. – И хотя спектрометр PAMELA рассчитан на три года, но мы надеемся, что он будет работать и после этого срока».

Между тем изучение космических частиц – это не просто нечто абстрактно-удаленное от реальности. Все электрические явления в атмосфере планеты происходят за счет космических лучей. Физиками из ФИАН разработан механизм образования грозовых облаков и молниевых разрядов. Показано, что космические лучи играют определяющую роль в работе глобальной электрической цепи.

«Нами предложен физический механизм изменения климата, – рассказывает Юрий Стожков. – Если говорить коротко, то космическая пыль зодиакального облака определяет климат Земли и его изменения. На Земле наступает, потихоньку, похолодание – по всем экспериментальным данным и математическим моделям. У меня даже был спор на ящик коньяка с одним из моих коллег из ФИАН, что вскоре начнется глобальное похолодание. Но он пока упорствует, не хочет считать себя проигравшим».