Загадочная тёмная материя составляет 80% материи Вселенной, но она почти не взаимодействует с обычным веществом, и из-за этого её почти невозможно обнаружить или измерить. При этом тёмная материя отвечает за формирование галактик. Русскоязычные физики, работающие в США и Канаде, предлагают использовать для поимки таинственной материи GPS-устройства, к которым большинство людей обращаются почти ежедневно, чтобы найти дорогу.

Андрей Деревянко из университета Невады и его коллега Максим Поспелов из института теоретической физики Периметр в Ватерлоо, предложили метод, который заключается в использовании GPS-спутников и сетей атомных часов. Показания приборов будут тщательно сверяться в поисках несоответствий.

«Несмотря на доказательства существования тёмной материи, её природа всё равно остаётся для нас тайной, – рассказывает Деревянко. – Некоторые научно-исследовательские работы в области физики частиц предполагают, что тёмная материя состоит из частиц. Это предположение может быть и не верным, так что не стоит сбрасывать со счетов альтернативы. Современная физика и космология могут объяснить лишь 5% массы и энергии во Вселенной, существующих в виде обычной материи, остальное же остаётся для всех загадкой».

Существуют доказательства того, что

тёмная энергия (не путать с тёмной материей) составляет около 68% пространства Вселенной, однако её нельзя увидеть и она не поддаётся прямому обнаружению и измерению.

Рис. 1. Андрей Деревянко из университета Невады внес значительный вклад в развитие нескольких классов атомных часов и теперь предлагает изучать тёмную материю с помощью сети синхронизированных атомных часов.

«Наше исследование основано на суждении, что тёмная материя может быть организована как большая газоподобная коллекция топологических дефектов или энергетических трещин, – говорит Деревянко. – Мы предлагаем обнаруживать тёмную материю, то есть эти дефекты, с помощью сети чувствительных атомных часов. Там, где пройдёт тёмная материя, часы выйдут из синхронизации: по сути, мы предлагаем сделать сеть GPS крупнейшим детектором тёмной материи. Я слышал истории о людях, которые заблудились, несмотря на то, что использовали GPS: возможно, тогда им повезло иметь дело с тёмной материей».

В анализе данных Деревянко помогает геодезическая лаборатория Невады. Её специалисты разработали крупнейших центр обработки данных GPS в мире, способный обрабатывать информацию 12 тысяч станций со всего света постоянно, 24 часа в сутки и 7 дней в неделю.

Первые тестирования будут осуществляться на основе анализа показателей часов 30 спутников GPS. Эти аппараты используют атомные часы для повседневной навигации (сопоставляя точное время, они выдают координаты объекта). Сравнивание хода атомных часов на спутниках GPS и некоторых наземных сетей позволит использовать их в качестве мощного инструмента для выявления топологических дефектов тёмной материи.

Изначально ультраточно синхронизированные часы будут расходиться в показаниях. Временные расхождения будут рассмотрены как явная подпись тёмной материи.

Рис. 2. На этой схеме показано, как пара атомных часов будет десинхронизирована, а затем вновь синхронизирована из-за области темной материи, охватившей Глобальную сеть позиционирования.

Сеть спутников GPS охватывает пространство диаметром около 50 тысяч километров. Она несётся сквозь пространство вместе со всей Солнечной системой со скоростью около 300 километров в секунду. Если наша планетная система пройдёт через космический излом, это займёт максимум 170 секунд (то есть около трёх минут).

Если тёмная материя действительно является космическим изломом, то её также можно обнаружить с помощью пульсаров — стремительно вращающихся мёртвых звёзд, которые взорвались как сверхновые. Пульсары излучают пучки электромагнитного излучения, которые достигают Земли с периодичностью, которая может быть даже более точной, чем лучшие атомные часы. Учёные утверждают, что

когда топологический дефект проходит через пульсар, его масса, радиус и внутренняя структура могут измениться, в результате чего происходит пульсарное«землетрясение».

Подробности выкладок Деревянко были опубликованы в научной статье журнала Nature Physics.