Позитроны в космических лучах не свидетельствуют о существовании тёмной материи

Как показывают новые наблюдения обсерватории «Ферми», отмеченный ранее в диапазоне энергий 10–90 ГэВ рост доли позитронов в потоке космических лучей продолжается и на более высоких энергиях, что очень сложно объяснить аннигиляцией частиц тёмной материи.

Наблюдения, выполненные обсерваторией «Ферми», показали, что исследование космических лучей, скорее всего, не поможет отыскать тёмную материю.

Датой открытия космических лучей — потоков заряженных субатомных частиц, приходящих на Землю из космического пространства, — принято считать 1912 год, когда австрийский физик Виктор Гесс оценил зависимость скорости ионизации воздуха от высоты. В 1964-м в лучах были обнаружены позитроны, и результаты последующих экспериментов свидетельствовали о том, что доля античастиц в общем потоке позитронов и электронов уменьшается с ростом энергии. Эти данные опроверг запущенный в 2006-м зонд PAMELA: как оказалось, в диапазоне 10–100 ГэВ доля позитронов с повышением энергии увеличивается.

Появление античастиц принято объяснять взаимодействием космических лучей с межзвёздным газом, которое приводит к образованию заряженных пионов, распадающихся на электроны, нейтрино и искомые позитроны. Этот процесс, однако, даёт уменьшающуюся с ростом энергии долю позитронов, и информация PAMELA потребовала разработки новых моделей. О наиболее интересной из них, связывающей рождение «дополнительных» позитронов с аннигиляцией частиц тёмной материи, мы уже рассказывали.

Измерения «Ферми» подтвердили данные PAMELA и расширили исследованный интервал энергий. Теперь учёные могут с уверенностью говорить о том, что доля античастиц в потоке космических позитронов и электронов продолжает расти в диапазоне 100–200 ГэВ.

Доля позитронов в общем потоке космических электронов и позитронов, определённая «Ферми» и некоторыми другими зондами (иллюстрация авторов работы).
Доля позитронов в общем потоке космических электронов и позитронов, определённая «Ферми» и некоторыми другими зондами (иллюстрация авторов работы).

Физики, выдвинувшие гипотезу об аннигиляции, предполагали, что количество позитронов резко снизится на каком-то уровне энергии, который будет соответствовать массе частиц тёмной материи. Ничего такого, как видим, не произошло, а существование частиц с массой, превышающей 200 ГэВ, плохо согласуется с результатами экспериментов вроде DAMA/LIBRA, направленных на поиск тёмной материи и постепенно сужающих область её возможных параметров. «Я думаю, позитроны, регистрируемые «Ферми» и PAMELA, имеют астрофизическое происхождение, и никаких следов аннигиляции здесь нет», — резюмирует теоретик Паскуале Серпико (Pasquale Serpico), не принимавший участия в обработке новой информации с зонда.

Препринт статьи, подготовленной коллаборацией «Ферми», можно скачать с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам NewScientist.

8 Сентября 2011, 3:14    Den    2904    0

Нет комментариев.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите или зарегистрируйтесь пожалуйста.