Темная материя официальный сайт: Высказана гипотеза, что «темная материя» в космосе является проявлением свойств гравитации

Высказана гипотеза, что «темная материя» в космосе является проявлением свойств гравитации

Новая модель очень ранней Вселенной предполагает, что гравитон, квантово-механический носитель силы гравитации, наводнил космос темной материей еще до того, как нормальная материя получила возможность зародиться.

Это предложение может стать способом связать две самые большие нерешенные загадки в современной космологии: природу темной материи и историю космической инфляции.

Многие космологи считают, что когда Вселенная была невероятно молода (то есть имела возраст менее доли секунды), она пережила период невероятно быстрого расширения, известный как инфляция. Эта инфляционная эпоха имела решающее значение для будущей эволюции Вселенной, поскольку невероятное расширение превратило микроскопические квантовые флуктуации пространства-времени в семена, которые однажды станут звездами, галактиками и скоплениями.

Само событие инфляции довольно загадочно. Например, космологи не знают, что вызвало инфляцию, что привело ее в движение, как долго она длилась и когда выключилась). Но эта общая картина — единственная, которая может объяснить закономерности, обнаруженные в космическом микроволновом фоне (картина послесвечения, сформировавшаяся, когда Вселенной было 380 000 лет) и крупномасштабное распределение материи во Вселенной. Статистика этих закономерностей совпадает с тем, что мы видим в квантовых флуктуациях, что дает космологам уверенность, необходимую для выдвижения гипотезы о существовании связи.

В конце инфляции космос стал намного больше, чем был до нее. Но он также был гораздо более пустым, поскольку все содержимое, которое ранее было во Вселенной, было просто выброшено далеко друг от друга. Оставалась только одна вещь: то, что привело в движение инфляцию в самом начале, но в конце концов выдохлось. Космологи называют эту движущую силу «инфлатоном» и считают, что это было квантовое поле, пропитавшее все пространство.

Когда инфляция закончилась, инфлатон распался, наполнив Вселенную разнообразными частицами, которые мы видим в настоящее время. Во многих отношениях инфляция была «настоящим» Большим взрывом. Если вы представляете себе пустую Вселенную, внезапно наполненную взрывом частиц, то это именно она.

Когда инфляция закончилась, это привело к созданию всех известных частиц. Поэтому, предположительно, это же событие породило и темную материю. Космологи не уверены, из чего состоит темная материя, но обилие свидетельств говорит о том, что это какой-то новый, неизвестный вид частиц. Чем бы ни была эта частица, на ее долю приходится более 80% всей материи во Вселенной.

Физики потратили десятилетия на безуспешные поиски любых намеков на прямое взаимодействие между частицами темной материи и обычной материей. Если темная материя действительно является частицей, то ей очень, очень не нравится общаться с нормальной материей. Это необнаружение темной материи весьма раздражает историю инфляции, потому что если темная материя не разговаривает с нормальной материей, то нет причин, по которым инфлатон должен создавать темную материю наряду с нормальной материей в ранней Вселенной.

Сегодня пара физиков из Хельсинкского института физики предложила новый механизм для создания большого количества темной материи в ранней Вселенной, даже если инфлатон не любит создавать темную материю. И этот новый механизм опирается исключительно на гравитацию.

Этот механизм, который физики изложили в статье в базе данных препринтов arXiv, предполагает, что инфлатон и темная материя не разговаривают друг с другом, поэтому частицы темной материи не образуются обычным способом в конце инфляции.

Вместо этого исследователи изучили поведение инфлатона непосредственно перед его распадом. В конце инфляции, перед тем как инфлатон распадется и породит зоопарк частиц нашей Вселенной, инфлатон перемещается по космосу, как мяч, который только что скатился с крутого склона, но еще не успокоился.

Космологи называют этот этап фазой предварительного нагрева распада инфлатона, и он может породить некоторые сумасшедшие физические явления. Например, на этом коротком этапе важную роль может сыграть сама гравитация, позволяющая инфлатону соединиться с частицей темной материи. В этом случае гравитация принимает форму своего предполагаемого носителя квантово-механической силы — гравитона. Обычно гравитон не участвует в реакциях частиц, но физики нашли способ его появления в фазе предварительного нагрева в конце инфляции.

Пара обнаружила, что когда гравитон появляется во взаимодействии частиц в эту эпоху, он может обеспечить каналы для распада инфлатона на частицы темной материи. Эти частицы темной материи уже присутствовали бы во Вселенной до того, как остальная нормальная материя последовала бы их примеру, когда инфлатон окончательно исчезнет.

Этот механизм работает только тогда, когда пространство делает что-то интересное, например, быстро расширяется во время инфляции. И вот, когда инфляция окончательно испортила способность Вселенной к творчеству, частицы темной материи исчезли.

Физики настроили свою модель так, чтобы создать нужное количество темной материи, которое требуется для наблюдений за космосом. Однако это все еще теоретическая работа. Самое главное, физики не совсем уверены в том, как гравитация взаимодействует с частицами. Это режим квантовой гравитации, теории сильной гравитации на малых масштабах, которая в настоящее время является священным граалем современной физики. Поэтому для своей работы соавторы статьи должны были сделать много предположений о том, как гравитация действует в таких масштабах.

Тем не менее, идея интересна, поскольку она дает возможность ранней Вселенной произвести значительное количество темной материи, и чтобы эта темная материя (по существу) никогда больше не общалась с нормальной материей.

Откуда не ждали: тёмная материя наконец открыта?

21 сентября 2020
17:53

Анатолий Глянцев

Внутриатомные процессы могут стать ключом к загадке тёмной материи.

Иллюстрация Pixabay

Возможно, нейтрон в ядре испускает тёмные бозоны, которые воздействуют на электроны.

Иллюстрация J. Hur/Massachusetts Institute of Technology.

Учёные обнаружили, что атомы иттербия ведут себя неожиданным образом. Это может оказаться долгожданным открытием тёмной материи и выходом на просторы новой физики. Впрочем, возможны и более прозаические объяснения.

Учёные обнаружили, что атомы иттербия ведут себя неожиданным образом. Это может оказаться долгожданным открытием тёмной материи и выходом на просторы новой физики. Впрочем, есть и более прозаические версии объяснения.

Открытие описано в научной статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

Напомним, что Стандартная модель физики элементарных частиц прекрасно объясняет результаты всех проведённых физических экспериментов. Но исследователи давно мечтают открыть эффект, который не укладывался бы в эту увенчанную лаврами теорию и потребовал бы создания новой физики.

Интересно, что такой эффект, похоже, давным-давно открыли астрономы. Речь идёт о тёмной материи – неизвестном веществе, которое проявляет себя только благодаря гравитации. Большинство экспертов склоняется к мысли, что тёмная материя по большей части состоит из ещё не открытых физиками-экспериментаторами частиц, не предусмотренных Стандартной моделью.

Эти частицы, говорят исследователи, крайне редко или крайне слабо взаимодействуют с обычным веществом. Именно поэтому огромные детекторы, специально созданные для их «поимки», пока не осчастливили человечество долгожданным открытием.

Вместе с тем некоторые эксперты полагают, что не входящие в Стандартную модель частицы можно обнаружить, если внимательнее присмотреться к давно известным процессам. Например, к тому, как атом излучает фотоны.

Когда электрон в атоме переходит с одного энергетического уровня на другой, более низкий, он испускает фотон. При этом энергия этого фотона равна разнице между начальным и конечным энергетическими уровнями.

Для лучшего понимания сравним электрон в атоме с канарейкой в клетке, которая спрыгивает с верхней жёрдочки на более низкую, издавая при этом краткую трель. Высота звука этой песни будет зависеть от расстояния между жёрдочками.

Но у разных изотопов одного и того же химического элемента энергии уровней несколько разнятся. То есть в синей железной клетке и в красной железной клетке расстояние между жёрдочками будет немного отличаться.

Это давно изученный эффект, и Стандартная модель даёт по его поводу совершенно конкретный прогноз. Состоит он в том, что график, который называется диаграммой Кинга, должен быть практически идеальной прямой линией. (Вести.Ru весьма подробно рассказывали – как говорится, по полочкам разложили – что это за график, что и с чем он связывает. ) Отклонения от прямой, если они и есть, должны быть чрезвычайно малыми. Неудивительно, что их никто ещё не обнаруживал.

Теперь физики из Австралии, США и Южной Кореи построили диаграмму Кинга для ионов пяти изотопов иттербия… и обнаружили отклонения от прямой.

Правда, статистическая значимость этого результата не очень высока по меркам физиков: три сигмы. Это значит, что с вероятностью 0,3% открытие может оказаться ложной тревогой, случайным наложением шумов. Это небольшой шанс, но, когда речь идёт о переписывании фундаментальных законов, учёные становятся очень придирчивыми. Стандартом для признания открытия является отметка в пять сигм, когда вероятность ложноположительного результата меньше 0,0001%.

Возможно, нейтрон в ядре испускает тёмные бозоны, которые воздействуют на электроны.

Иллюстрация J. Hur/Massachusetts Institute of Technology.

Допустим, что это отклонение от прогнозов всё-таки не ошибка эксперимента, Тогда как его объяснить?

Возможно, это открытие нового эффекта, который всё же укладывается в рамки Стандартной модели, являясь тем самым малым отклонением, о возможности которого теоретики предупреждали экспериментаторов. Но есть и более заманчивые варианты.

Например, эффект может объясняться рождением в ядре атома тёмного бозона. То есть гипотетической частицы тёмной материи, которая не входит в Стандартную модель. Как предполагают учёные, этот тёмный бозон может воздействовать на электрон в атоме, изменив его энергию.

Если эта интерпретация верна, то перед нами двойное эпохальное открытие: обнаружение частицы, не предсказанной Стандартной моделью, и объяснение природы тёмной материи.

Но пока об этом говорить рано. Прежде всего потому, что результат всё ещё может оказаться случайной ошибкой.

Кстати, другая команда физиков, также опубликовавшая свои выводы в Physical Review Letters, строила диаграмму Кинга для ионов пяти изотопов кальция. И никакого отклонения графика от прямой линии не нашла.

К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о других дразнящих намёках на открытие Новой физики. Их приносят детекторы тёмной материи, ускорители и детекторы частиц, прошивающих Землю насквозь.

наука
физика
темная материя
элементарная частица
новая физика
новости

Темная материя: иллюзия или реальность?

Засов А.В.: Очень рад видеть так много людей, интересующихся астрономическими проблемами. В названии темы моей лекции нет лукавства, я на самом деле не знаю четкого ответа на поставленный вопрос.

История, с которой я хочу начать, имеет прямое отношение к космическим исследованиям. И движение космических аппаратов, и движение планет, которые обращаются вокруг Солнца отнюдь не по кругам, как это учат в школе, а по более сложным незамкнутым кривым, рассчитываются на основании ньютоновского закона тяготения, ньютоновской механики, которую проходят в школе. Использование закона всемирного тяготения оказалось вполне достаточным, чтобы мы смогли объяснить их довольно сложное движение в пространстве.

Однако в 19 веке впервые закралось сомнение в том, что классический закон всемирного тяготения везде справедлив. Тогда уже понимали, что никакой закон физики не может быть гарантированно абсолютно универсальным. Появившееся сомнение в отношении закона тяготения было связано с тем, что в объяснении движения небесных тел обозначилась серьезная проблема: самая далекая планета, известная в 19 веке – Уран – двигалась чуть-чуть не так, как это следовало из теоретических расчетов. Поэтому появилась идея о том, что чем дальше от Солнца, тем хуже и хуже этот закон выполняется. Ситуация разрешилась самым благоприятным образом, когда два математика — Леверье во Франции и Адамс в Англии предложили другое объяснение неправильному движению Урана, предположив, что есть какая-то неизвестная планета, которая своим притяжением искажает его орбиту. Эти два математика независимо и достаточно точно определили, где надо искать на небе возмущающее тело. Так была открыта планета Нептун. Фактически они первыми показали, что никакое тело, никакую среду нельзя скрыть, сделав принципиально не обнаружимым, поскольку гравитационное поле всегда выдаст присутствие материи, даже если мы ничего о ней не знаем.

Таким образом, можно узнать о существовании среды, даже если она совсем не излучает и не отражает света. Далее следует естественный вопрос. Если такая невидимая среда в большом количестве действительно существует в природе, то где и как её искать? Состоит ли темное вещество из атомов, как все то, что мы наблюдаем, или это совершенно особый тип материи? Все эти вопросы возникли, конечно, не в 19 веке, а уже в середине 20 столетия, когда снова возникло некоторое сомнение в универсальности закона всемирного тяготения. Правда, к тому времени была уже разработана более общая теория гравитации, основы которой были сформулированы Эйнштейном. Теория Эйнштейна является более общей, чем ньютоновская физика, но, если не говорить о сверхсильных гравитационных полях, она дает лишь небольшие поправки к классическому закону Ньютона.

Так что тогда можно считать темной массой? Среду или тела, излучение которых мы не видим? Тогда-пожалуйста, вот реальная фотография, где неизлучающая среда видна на светлом фоне. Эти области причудливой формы действительно темные. Но на самом деле это хорошо изученное вещество. Так выглядят непрозрачные молекулярные облака, которые из-за пыли не пропускают сквозь себя свет. Однако эта пыль одновременно излучает невидимый свет, и это излучение можно наблюдать в инфракрасном или радиодиапазонах.

Вот еще один пример: очень горячий газ с температурой в миллионы градусов, который наблюдается вокруг некоторых галактик или в скоплениях галактик. Он совершенно невидим, а, значит, и не обнаружим оптическими средствами, однако рентгеновские телескопы улавливают его присутствие, поскольку такой газ светится в рентгеновских лучах. Можно ли отнести такой газ к темной массе? Нет, конечно. Это уже не темная масса, газ, хоть не в оптических лучах, но все же светится. Тогда что называть темной массой?

Сейчас можно найти два определения темной массы, той самой действительно темной, неизлучающей света массы, которой посвящен мой доклад. Первое определение – его условно назовем определением с точки зрения наблюдателя: темная масса – это среда, непосредственно не наблюдаемая ни в какой области спектра, и проявляющая себя только по гравитации. Для теоретика темная материя – это не любая несветящаяся среда, а среда, которая не состоит из атомов или атомных ядер, в отличие от всего, что нас окружает (это означает, что элементов темной материи нет в периодической таблице Менделеева), причем она практически не взаимодействует ни с какими видами материи, кроме как гравитационно. Это тоже определение темной массы.

Считается, что на больших пространственных масштабах темная материя должна преобладать по массе над видимым веществом, то есть в мире больше темной материи, чем реально или потенциально видимой. Но это утверждение требует веских аргументов, опирающихся на имеющиеся наблюдения. Аргументов довольно много, но из них три самых важных. Я расскажу о них подробнее.

Первый аргумент, с которого в общем-то началась вся современная история темной материи, принадлежит американскому ученому немецкого происхождения Фритцу Цвиккки. Это был ученый с очень яркими, нестандартными идеями, и по многим вопросам он имел собственное мнение, отличающееся от общепринятого. Например, он отвергал возможность расширения вселенной, теория большого взрыва его не устраивала, он считал, что свет, который идет с больших расстояний, должен каким-то образом стареть по дороге, и поэтому приходит к нам покрасневшим. Может быть, сейчас мы бы смогли его переубедить, но в 30х -40-х годах наука об эволюции Вселенной еще только начиналась. Он первым высказал идею о существовании нейтронных звезд, причем эвристически, без особой аргументации. И он же пришел к выводу о существовании темной материи между галактиками, проанализировав оценки скоростей галактик в крупном скоплении, известном как скопление Кома, содержащем тысячи галактик. Галактики в скоплении движутся с довольно большими относительными скоростями, разность скоростей даже соседних галактик может превышать полторы тысячи километров в секунду. Но раз галактики удерживаются в скоплении вместе, значит, они гравитационно связаны друг с другом. Цвикки обратил внимание на то, что совокупность сил гравитации отдельных галактик, в которых основную массу составляют звезды, явно недостаточна для того, чтобы сдержать галактики вместе. Поэтому он предположил, что кроме галактик еще есть что-то, что своим гравитационным полем не дает скоплению рассыпаться, и ввел в оборот понятие «темная материя». К этому термину, к этой его идее, как и ко многим другим, отнеслись не очень серьезно. Всегда можно поискать и другие объяснения. Ну, например, может быть, все дело в том, что мы плохо знаем массы отдельных галактик, их не так просто оценить (даже в наше время этот вопрос не выглядит тривиальным), и они на самом деле тяжелее, чем принимал в своих расчетах Цвикки. Более радикальное решение проблемы предложил советский ученый Виктор Амбарцумян: может быть галактики совсем не сцеплены общим тяготениям, а скопление Кома (как и другие системы галактик) расширяются, то есть недавно возникли и наблюдаются на стадии распада. Сейчас мы уверены, что такой сценарий можно исключить – хотя бы потому, что у галактик скоплений нет признаков молодости, но в то время это было не очевидно.

К сходному выводу о нехватке видимой материи привели измерения скоростей карликовых галактик-спутников в окрестности нашей Галактики – Млечный Путь и соседней Туманности Андромеды. Они тоже быстро движутся, так что гравитации звезд этих больших галактик недостаточно, чтобы их удержать рядом. Опять-таки требуется какая-то дополнительная масса. Вот это и есть аргумент номер 1 в пользу того, что темная материя преобладает над видимой по крайней мере в системах галактик.

Но если обратиться к отдельным галактикам, то и там встречается та же проблема: они давно потеряли бы свои далеко расположенные от центра звезды, если бы не было темной материи. Это аргумент номер 2. Здесь стоит напомнить, что видимая масса в большинстве галактик в основном сосредоточена в звездах. На втором месте – межзвездный газ. И звезды, и газовые облака обращаются вокруг центра галактики. Если это звезды диска, то их орбиты должны быть похожи на круги, и по скорости вращения можно оценить массу внутри орбиты. Если это эллиптические галактики, где диска нет, то орбиты звезд вытянуты в различных направлениях. По закону всемирного тяготения Ньютона, измерение внутренних скоростей в системе содержит информацию о той массе, которую она в себе заключает. С другой стороны, светимость галактики позволяет найти суммарную массу звезд, а наблюдения в линиях излучения газа в радиодиапазоне — узнать о его количестве. Выяснилось, что массы звезд и газа недостаточны для объяснения скоростей их движения в галактике. Иными словами, получилось резкое расхождение между двумя оценками масс: одна — по количеству звезд и газа, а другая по кинематике, то есть по скоростям их движения в диске.

Впервые об этом четко заявила американский исследователь Вера Рубин. Она использовала электронно-оптический преобразователь в качестве приемника излучения. Электронно-оптический преобразователь увеличивает яркость наблюдаемых объектов, что и позволило получить спектры очень слабых периферийных областей галактик. Рубин сумела проследить скорость вращения галактик до больших расстояний от центра: до нескольких десятков тысяч световых лет. Оказалось, что с удалением от центра скорость вращения в большинстве случаев увеличивается до какой-то величины, и не торопится опускаться. А, казалось бы, с расстоянием скорость вращения должна падать, как, например, в солнечной системе — чем дальше планета от Солнца, тем она медленнее обращается вокруг него. А в галактиках скорость остается примерно на том же уровне. Заключение Веры Рубин было таким: «Неизбежен вывод о том, что вещество в галактиках не так сильно концентрируется к центру, как их яркость. Поэтому по распределению яркости в галактиках нельзя судить о распределении массы в них». Отсюда следует, что мы должны предположить существование какой-то дополнительной массы, которая обеспечивала бы быстрое вращение далеких от центра областей галактик. Замечу, что для объяснения вращения во внутренних областях галактик – в пределах, условно говоря 10 тысяч световых лет – темная масса, как правило, не требуется, или она незначительна. К примеру, на рисунке показано, как выглядит кривая вращения сравнительно близкой к нам спиральной галактики М33. Здесь наблюдаемая кривая вращения (зависимость скорости от расстояния до центра) сравнивается с теоретически ожидаемой при отсутствии темной материи (пунктирная линия). В центре расхождения между кривыми минимальны, можно сказать их практически нет, а на краю они очень большие. То есть, внешние области галактики движутся в гравитационном поле, которое галактика, содержащая только звезды и газ, создать не может. В пределах оптических границ галактик масса темной материи и обычного вещества оказываются, как правило, сопоставимы, но еще дальше от центра преобладает уже темная материя.

Возникла идея, что каждая галактика погружена в гало темной материи (темное гало), и его гравитационное поле заставляет двигаться звезды и газ быстрее, чем это было бы при наличии только наблюдаемого вещества. Это гало простирается дальше оптических границ галактик. Радиус гало для таких галактик, как наша, оценивается примерно в полмиллиона световых лет. . Для сравнения: расстояние от Солнца до центра галактики всего немногим более двадцати тысяч световых лет Масса темного гало по отношению к видимой галактике во многих случаях в десятки раз превышает массу обычного вещества, то есть звезд и газа. Внутри протяженного гало также могут находиться обычные звезды и обычный разреженный газ (в нескольких случаях он уже обнаружен по линиям поглощения в спектрах далеких квазаров), но основная масса гало — темная, то есть принадлежит неизвестному веществу.

Теперь мы переходим к решающему Аргументу номер три: каким образом все-таки можно проверить, действительно ли существует эта невидимая масса, и можно ли обнаружить ее присутствие иными путями, не опираясь на оценки скоростей внутренних движений. Такую возможность дали наблюдения гравитационного линзирования, то есть изучение искажений изображений далеких источников, если на его свет подействовало гравитационное поле вещества, мимо которого или сквозь которое этот свет прошел. Общая идея такова: если у нас есть какой-то источник света или любого другого излучения, и его лучи проходят мимо массивного тела, то лучи искривляются, свет отклоняется гравитационным полем этого тела. В этом случае наблюдатель увидит источник немного не в том направлении, в котором он действительно находится. Более того, изображение источника будет растянуто, и даже разбито на несколько компонент. Можно сказать, что гравитационное поле массивного объекта действует на свет наподобие положительной линзы. Поэтому принято говорить об объектах, создающих гравитационное поле, как о гравитационных линзах. Однако разница с обычной линзой в том, что линза сводит пучок параллельных лучей в точку фокуса, и строит изображение далеких объектов в фокальной плоскости. У гравитационной линзы такой точки и плоскости нет, есть фокальная линия, проходящая через центр линзы, где сходятся пучки лучей, которые проходят на разном расстоянии от неё. Поэтому такого четкого и изображения, какое дает обычная линза, гравитационная линза построить не может. В идеале, если линза симметрична, а источник находится в точности за центром линзы, изображение источника превратится в кольцо вокруг линзы. В общем случае, изображение объекта, расположенного за линзой, будет искаженным, дугообразным, разбитым на несколько компонент, наблюдаемых по разные стороны от центра линзы.

Вопрос о гравитационном линзировании имеет свою историю. Исаак Ньютон был первым, который задумался над возможностью влияния гравитации на свет. Он поставил вопрос: «не действуют ли тела на свет на расстоянии, и не является ли это действие более сильным на меньшем расстоянии?». Но Ньютон вряд ли мог предположить, что когда-нибудь метод воздействия массивных тел на свет будет реально использован в астрономии. В 19 веке была теоретически получена оценка угла, на который отклоняется луч света, проходя на определенном расстоянии мимо тяготеющей массы. В 20 веке уже упоминавшийся выше Цвикки, по-видимому, первым оценил реальную возможность астрономической проверки ожидаемого эффекта на далеких галактиках. Однако очень сложно было практически найти его проявление: среди близких к нам объектов нет ничего похожего на эффект гравитационной линзы. Эта задача была решена только во второй половине прошлого века. Удалось найти эффект линзирования света далеких звезд гравитационным полем других звезд по дороге к нам (этот эффект называется микролинзированием), а также искажение изображений далеких галактик, свет которых проходит через другие галактики или скопления. Впервые четкие дугообразные изображения галактик на фоне скоплений были получены космическим телескопом Хаббла, запущенным в США. Любопытно, что гравитационное линзирование увеличивает наблюдаемую яркость объектов, и поэтому позволяет увидеть очень далекие галактики, которые иначе были бы недоступны для наблюдений. Можно сказать, что природа приготовила для нас своего рода телескопы, развернутые в случайных направлениях, в которых гравитационная линза служит объективом, и мы смотрим сквозь них на очень далекие объекты. С помощью компьютерных программ удается восстановить реальный вид объектов, изображения которых искажены гравитационным полем. Но для нас важно то, что, измерив красное смещение источника и объекта, играющего роль гравитационной линзы, можем оценить массу последней, то есть массу скопления галактик или галактики, вблизи которой видны искаженные изображения. Наблюдения подтвердили, что массы и галактик, и их скоплений оказываются значительно более высокими, чем можно было бы ожидать в случае отсутствия темной материи.

Но исследователи пошли дальше. Если при сильном эффекте линзирования изображения галактик дальнего фона размазываются в хорошо различимые дуги, то при слабом эффекте, когда объекты наблюдаются достаточно далеко от центра линзы, эти дуги очень короткие, и их нелегко отделить от естественной вытянутости галактик. Тем не менее, гравитационные искажения, то есть упорядоченный характер вытянутости, можно выявить по статистическому анализу большого количества изображений далеких галактик. Так появился новый метод прощупывания темной массы вокруг скоплений или вокруг отдельных галактик — по слабым искажениям далеких галактик, то есть по вытянутости изображений, определяемой статистическими методами. Этот подход получил название метода слабого линзирования.

В каких же галактиках больше всего темной материи по сравнению с непосредственно наблюдаемым веществом? Оказывается, это относится в первую очередь к двум типам галактик. Во-первых, это галактики небольшой массы и светимости, они называются карликовыми галактиками. Такие галактики содержат в сотни раз меньше звезд, чем наш Млечный путь. А во-вторых, это галактики, которые встречаются и среди карликов, и среди гигантов, и отличаются очень низкой поверхностной яркостью, то есть у них очень низкая плотность звезд. Они так и называются — галактики низкой поверхностной яркости. Это едва заметные галактики-призраки, они почти не видны на обычных фотографиях, но, тем не менее, могут обладать быстрым вращением и иметь большую массу. Они состоят почти целиком из ненаблюдаемой, а значит, темной материи (по определению наблюдателя), а звезды и газ – лишь небольшая добавка к ней.

Можно предположить, и для этого есть все основания, что существуют галактики, где звезд еще меньше, то есть практически нет. Их нельзя ни увидеть, ни сфотографировать, это почти чистая темная материя. В своём движении они могут подходить близко к нормальным галактикам, гравитационно взаимодействовать с ними, но нам будет казаться, что обычная одиночная галактика по каким-то странным причинам деформирована.

Очень большое количество темной материи содержится между галактиками в скоплениях галактик. То, что в свое время обнаружил Цвикки, было подтверждено по эффектам гравитационного линзирования. Оказалось, что в скоплениях количество темной материи многократно, в десятки и сотни раз превышают суммарную массу звезд и газа в галактиках и в межгалактической среде.

Вопрос фундаментальной важности — из чего же состоит эта темная материя? Этот ключевой вопрос так и остался до сих пор нерешенным. Было предложено немало гипотез. Рассматривалась, например, возможность того, что темная материя — это совокупность объектов, имеющих низкую светимость, которые по этой причине остаются для нас невидимыми. Таким объектами, в принципе, могли быть карликовые звезды или тела типа планет, которые можно заметить только с небольшого расстояния, или же громадное количество одиночных нейтронных звезд или черных дыр — продуктов эволюции звезд большой массы. Может быть, на них приходится основная доля скрытой материи? Но все перечисленные варианты отпали, поскольку выводы из них вступили в противоречие с данными наблюдений. К примеру, нейтронные звезды и черные дыры как кандидаты в темную массу не проходят, потому что они представляют собой конечную стадию эволюции короткоживущих массивных звезд, и эти звезды успели бы насытить межзвездную среду слишком большим количеством тяжелых элементов, которые в них возникли.

Постепенно большинство исследователей пришло к выводу, что если не вся, то основное количество темной материи должно приходиться на элементарные частицы, не входящие в состав атомов—иначе тем или иным способом они дали бы о себе знать. Была большая надежда на то, что такой частицей является уже давно открытая трудно уловимая частица- нейтрино. Потоки нейтрино действительно заполняют всю Вселенную. Но оказалось, что масса нейтрино слишком мала для того, чтобы составить основное количество темной материи – не наберется и процента от требуемой для темной массы. Впрочем, есть теоретические основания предполагать существование так называемых стерильных нейтрино, практически не взаимодействующих ни с каким видом материи – кроме как через гравитацию. Но вопрос о существовании стерильных нейтрино и их количестве пока не решен, поэтому еще рано говорить о вкладе этих частиц в темную массу. Еще одна не закрытая на сегодня возможность – большое количество так называемых первичных черных дыр, возникших в результате мгновенного гравитационного коллапса части материи на самой ранней стадии рождения окружающей нас Вселенной. У этой гипотезы есть свои сторонники, хотя проверить ее сложно.

Есть и более экзотические теории, например, теория зеркальной Вселенной, сосуществующей с нашей Вселенной. Этот зеркальный мир состоит из частиц, подобных тем, которые образуют наш мир, они так же взаимодействуют между собой, как и «наши», но обладают такими квантовыми свойствами, которые исключают их прямое взаимодействие с частицами нашего мира – опять же помимо гравитационного. В этой зеркальной Вселенной должны быть те же галактики, и они совпадают с галактиками нашей Вселенной, хотя должны иметь другую структуру и другие звезды. Только всего этого мы не видим, поскольку можем наблюдать лишь «своё» вещество, а материю зеркальной Вселенной воспринимаем по ее гравитации как тёмную материю. В то же время, для зеркальной Вселенной, наоборот, наш мир воспринимается как не-светящаяся и ни с чем не взаимодействующая темная материя, о которой говорит лишь гравитационное поле.

Все же, пожалуй, наиболее распространенная точка зрения заключается в том, что темная материя – это одна из важнейших составляющих нашей Вселенной, которая представляет собой море тяжелых нерелятивистских (то есть движущихся с небольшими скоростями) элементарных частиц, более тяжелых, чем протон или нейтрон, и которые очень слабо взаимодействуют с обычным веществом — кроме как посредством гравитации. Физика элементарных частиц – а на сегодня это достаточно развитая область науки – допускает такую возможность. Говоря более строго, сечение взаимодействия частиц темной материи с обычными частицами очень мало, и вероятность столкновения с обычными атомами крайне низка. Но, поскольку таких частиц должно быть очень много, в принципе, такие события, как их столкновения с атомами, все же можно попытаться зарегистрировать в лаборатории. Эта задача технически очень сложная, но все же решаемая современными методами. В разных странах создаются подземные лаборатории, где пытаются хитроумными способами зарегистрировать редкие столкновения всепроникающих частиц темной материи с атомами вещества, используемого в качестве детектора. Увы, пока результат нулевой. Правда, экспериментаторы в Италии утверждают, что их установка регистрирует такие события. Речь идет о лаборатории Гранд Сассо, спрятанной глубоко в толще горы (чтобы исключить действие частиц, связанных с космическими лучами), где проводятся эксперименты по поиску частиц темной материи. Участниками эксперимента было заявлено, что они такие события уже довольно продолжительное время регистрируют – правда, эффект обнаруживается лишь на статистическом уровне.Но как доказать, что регистрируемые частицы, относятся к темной материи? Это не сложно – говорят участники эксперимента. Игра на том, что темная материя заполняет Галактику, и потоки её частиц, с которыми встречается Земля, должны варьироваться в течение года. Причина этого простая: Земля обращается вокруг Солнца со скоростью около 30 км/с, а Солнце само движется в Галактике со скоростью, на порядок более высокой. Поэтому в течение года скорость Земли по отношению к Галактике, если рассматривать как целое, непрерывно меняется, то увеличиваясь, то уменьшаясь на несколько процентов. Как следствие, с тем же годовым периодом должна меняться и частота столкновений с частицами темной материи. Она максимальна, когда скорость Земли в Галактике складывается со скоростью Солнца, и минимальна, когда она направлена в противоположную сторону. Экспериментаторы в Гранд Сассо утверждают, что именно это им удается отслеживать в течение ряда лет. Но вот незадача: никто не может уверенно повторить их результат. Этот эксперимент подогрел интерес к поиску частиц темной материи, породил создание новых экспериментальных установок во Франции, Италии, и США. Но даже добившись увеличения чувствительности в сотни раз, экспериментаторы не обнаружили, статистически достоверного превышения сигнала над фоном, хотя команда Гранд Сассо продолжает стоять на своем. Поэтому вопрос о достоверности их результатов пока остается открытым. Поиски продолжаются.

Проверяется и другой способ улавливания сигнала от частиц темой материи. Если темная материя представляет собой еще не открытые физиками элементарные частицы, то вместе с ними должны существовать и их античастицы, и, поскольку концентрация и тех, и других, обязана быть высокой, чтобы они представляли темную материю, они с некоторой вероятностью должны друг с другом аннигилировать. Теоретически можно ожидать, что в результате аннигиляции гипотетических массивных частиц рождаются гамма-кванты и/или нейтрино высоких энергий. Наиболее заметными источниками этого аннигиляционного излучения должны быть сравнительно близкие к нам карликовые галактики, которые состоят в основном из темного вещества. Излучение таких галактик в гамма-диапазоне тщательно искали на космической гамма — обсерватории Ферми. Результат шестилетних наблюдений за несколькими галактиками оказался нулевым, то есть статистически не отличимым от общего гамма-фона. Всё это означает, что мы до сих пор так и не прояснили, какова же природа темной материи.

Нельзя полностью исключить и возможность того, что темной материи вообще не существуют, есть сторонники и такой точки зрения. Но как же тогда интерпретировать все аргументы ЗА? Наиболее распространенный вариант выхода из положения — это постулировать слегка измененную математическую формулировку закона всемирного тяготения – ввести, помимо постоянной тяготения G, еще одну константу a0, имеющую размерность ускорения. Эту идею в свое время предложил израильский физик М.Мильгром, развив так называемую теорию модифицированной ньютоновской динамики, сокращенно МОНД. Когда реальные ускорения тел больше a0, справедлива стандартная формулировка закона тяготения, но если при удалении от центра гравитации ускорение становится значительно меньше a0, то формула Ньютона постепенно переходит в другую, согласно которой ускорение уменьшается с расстоянием медленнее, чем по Ньютону, то есть оно оказывается более высоким, чем это следует из классической теории. Вероятное значение a0очень мало- порядка 10-8 (одна стомиллионная доля) смс2. Это мизерная величина: тело, имеющее такое ускорение, сможет увеличить свою скорость на 1 м/с лишь за 300 лет непрерывного движения. Поэтому во всех практических приложениях эту константу можно не принимать во внимание. Но когда речь идет об ускорениях на периферии галактик, то они оказываются меньше a0, и, согласно теории Мильгрома, использование обычной ньютоновской формулы закона всемирного тяготения будет недооценивать ускорение звезд и газа. Следовательно, наблюдаемая высокая скорость вращения внешних областей галактик, которая почти не меняется с радиусом, не потребует темного гало для своего объяснения. Однако, физики относятся очень скептически к любым попыткам видоизменения фундаментальных законов ради для решения какой-либо одной, пусть даже серьезной, проблемы. Поэтому сторонников такого подхода немного.

В любом случае, все гипотезы проверяемы. Экспериментаторы из университета им. Вашингтона (США) несколько лет назад опубликовали статью, где описывался проведенный ими эксперимент, с помощью которого они пытались проверить, действительно ли ускорение тел отличается от ожидаемого, когда оно становится сопоставимым с a0. Для этого экспериментаторы использовалиторсионный маятник, качающийся в горизонтальной плоскости. Когда маятник проходит через положение равновесия, у него ускорение равно нулю. Поэтому, если исследовать изменение периода колебаний, наблюдая за маятником в течение длительного времени, то можно проверить, отклоняется или нет результат от того, что предсказывает ньютоновская теория. Ответ был отрицательным: заметно не отклоняется.

Астрономы тоже дали повод усомниться в правильности теории модифицированной динамики, обнаружив, что в некоторых галактиках в разных направлениях от центра гравитационное ускорение меняется с расстоянием немного по-разному. Это трудно согласовать с теорией МОНД, а при классическом подходе просто означает, что темные гало имеют не совсем сферические формы.

До сих пор речь шла преимущественно о наблюдательных свидетельствах темной материи. Не менее важно то, что ее присутствие следует из современных теоретических космологических моделей. Измерения красных смещений в спектрах далеких галактик, анализ неоднородностей яркости фонового реликтового излучения, оценка химического состава звезд и газа – все это удалось связать воедино в рамках теории расширяющейся вселенной, но только при условии, что значительная часть материи – темная, не состоящая из атомов. Без учета гравитации темной материи невозможно объяснить, например, как менее через 1 млрд лет после начала расширения Вселенной в ней успели образоваться галактики – гравитации видимого вещества для этого недостаточно. Численные эксперименты позволили проиллюстрировать, как эволюционировала первичная смесь темной материи и барионной материи, то есть материи, состоящей из атомов или их ядер. По современным представлениям, именно из этой смеси, изначально почти однородной, рождались галактики и их скопления. Космологические модели приводят к выводу, что на долю барионной материи должно приходиться примерно 1/6 часть всего вещества Вселенной, а 5/6 — на не-барионную темную материю. Впрочем, часть барионной материи, которую мы пока не в состоянии наблюдать существующими методами, также можно отнести к темной (с точки зрения наблюдателя), хотя она представляет собой обычный газ. Это прежде всего относится к горячему газу очень низкой плотности, который находится в гало галактик и в межгалактическом пространстве.

Подведу итог. Существование большого количества темной материи пока остается гипотезой, но достаточно обоснованной, и вытекающей из совокупности имеющихся данных наблюдений. Однако, природа темной материи, увы, остается не известной, хотя нет недостатка в предположениях, а попытки ее прямого обнаружения пока не привели к убедительным результатам. Не известно даже, состоит ли темная материя из одного типа частиц, или из нескольких. Единственное свойство частиц тёмной материи, которое можно постулировать, помимо их слабого взаимодействия с обычной материей, – то, что это не релятивистские частицы: по крайней мере их существенная часть должна иметь небольшие скорости движения – порядка сотен км/с, только при этом условии темная материя может концентрироваться в галактиках.

Вероятнее всего, гипотеза о темной материи все же верна, и ее учет дает возможность в общих чертах объяснить, как формировался мир галактик в расширяющейся Вселенной. Но тогда надо признать, что все виды космических объектов и сред, которые мы исследовали до сих пор — от планет и звезд до систем галактик – это лишь небольшая часть всей существующей материи. Это, конечно, серьезный вызов науке.

Ответы на вопросы присутствующих на лекции

Вопрос: Здравствуйте. Вы не могли бы просто рассказать, где можно почерпнуть информацию о Галактиках-призраках?

К сожалению, в популярной литературе этот материал найти трудно. Вскользь об этом говорится, например, в сборнике «Галактики» под редакцией Сурдина Я бы порекомендовал также познакомиться с обзором «Темная материя в галактиках» в «Успехах физических наук» (2016), где об этом говорится чуть подробнее. Но научных работ, где обсуждаются галактики, почти целиком состоящие из темной материи, выходит довольно много.

Вопрос (продолжение): А гравитационных линз, состоящих именно из темных гало, пока не нашли?

Я бы так не сказал. Именно темные гало образуют наблюдаемые линзы в масштабах галактик, хотя всегда вместе с темным веществом мы наблюдаем присутствие и звездного населения.

Вопрос:Здравствуйте, скажите пожалуйста, излагая теорию гравитационного линзирования, вы упоминали об увеличении оптической светимости линзируемого объекта. В чем физическая сущность оптического усиления?

Как я говорил, гравитационная линза обладает линией фокуса. Вблизи этой линии фокусируются лучи, которые, если бы не гравитационная линза, прошли бы мимо. И из-за того, что лучи источника фокусируются за линзой, там, где мы находимся, мы видим объект более ярким — иногда на порядок величины.

Вопрос: Когда мы говорим о модели, где в закон притяжения вносится поправка в виде константы, как мы объясняем гравитационные линзы?

Гравитационные линзы в этом случае объясняются на качественном уровне точно так же — ведь теория модифицированной динамики не отменяет гравитацию. Но количественно она дает отличающийся результат.

Вопрос: Добрый вечер. Что послужило причиной неравномерного распределения темной материи вообще по вселенной?

Ответ простой – гравитация. Вещество темной материи (вместе с барионной материей) вначале было практически однородно распределено по объему всего пространства, с точностью до очень маленьких флуктуаций плотности, существование которых неизбежно. Эти мелкие превышения плотности над средним уровнем в процессе расширения становились более контрастными, и очень быстро их избыточная гравитация привела к тому, что расширение этих уплотнений остановилось и сменилось сжатием. Распределение вещества стало неоднородным вплоть до масштабов в сотни мегапарсек, и сформировалась крупномасштабная структура Вселенной, наблюдаемая нами по распределению галактик.

Вопрос: Не так давно подтвердилось наличие существования гравитационных волн посредством наблюдения за слиянием двух черных дыр. Вопрос. Если темная материя обладает гораздо большей массой нежели вся остальная барионная материя, нельзя ли теми же методами ее обнаружить?

Нет, нельзя. Массивные тела сами по себе никаких гравитационных волн вообще не излучают. Детекторы гравитационных волн реагируют не на гравитационные поля, а на волны, которые рождаются при быстром изменении этих полей, когда массивные тела движутся с ускорениями. Из какого вещества они состоят – не имеет значения. Другое дело в том, что гравитационные волны могли возникать на самом раннем этапе расширения вселенной, это так называемые космологические гравитационные волны, и здесь гравитация темной материи, конечно, играла большую роль. Такие волны могут существовать теоретически, но экспериментальная физика еще не достигла таких высот, чтобы их обнаружить.

Вопрос: Здравствуйте. Спасибо за хорошую лекцию. Как вы используете нейтринные телескопа на нашей планете в Антарктида и Средиземное море? И еще вопрос — как пилотируемая космонавтика может помочь в дальнейшем исследовании темной материи? Спасибо.

Вы не забывайте еще и про наш нейтринный телескоп на Байкале, он тоже ловит высокоэнергичные нейтрино. Но нейтринные телескопы должны годами копить редкие события регистрации нейтрино, чтобы уверенно говорить о том, что именно обнаружено. Пока самое большое научное достижение, связанное с нейтринными телескопами, помимо того, что удалось реально получить нейтринное изображение Солнца и согласовать наблюдаемые и теоретически ожидаемые потоки солнечных нейтрино, – это обнаружение нейтрино таких высоких энергий, которые звезды не могут порождать. Откуда они появились – неизвестно. Их природа, возможно, связана с аннигиляцией частиц темной материи.

Вопрос: Про пилотируемую космонавтику был вопрос, как она может помочь?

В пилотируемой космонавтике решаются другие задачи. Те ускорения, с которыми движутся космические корабли –уж заведомо не требуют никакой модификации закона всемирного тяготения. Другое дело, научные эксперименты на МКС, или обслуживание космических обсерваторий, которые могут иметь отношение к поискам следов темной материи. Как здесь обойтись без пилотируемой космонавтики?

Вопрос: Скажите, пожалуйста, чем установки, которые предназначены для обнаружения темной материи непосредственно — отличаются от нейтринных телескопов?

Они отличаются очень многим. Они работают в разных диапазонах энергий частиц. Разное вещество используется в качестве детектора, разные способы выделения сигнала.

Вопрос: Скажите, а если достоверно будет доказано существование темной материи – как мы можем использовать эти знания на практике?

Никто не в состоянии ответить на этот вопрос. При исследовании неизвестного не ориентируются изначально на практическое использование. Это вопрос научных знаний о мире. Очень трудно сказать, во что это может вылиться в будущем. Когда физики делали опыты, показывающие, что переменное магнитное поле рождает электрический ток – это было настолько далеко от практики, что никому в голову не приходило, что когда-то на этой основе будут созданы генераторы тока и электромоторы. Я пока не вижу практических перспектив, но это не значит, что они не возникнут.

Вопрос: Здравствуйте, скажите пожалуйста, существуют ли теории по поводу появления темной материи?

Об этом говорить рано. Рождение любой формы материи, включая темную, – это вопрос открытый, и уводит нас в космологические представления о том, как могла возникнуть наша Вселенная, как рождались и исчезали элементарные частицы. Начальным, а, может быть и переходным этапом развития Вселенной, является состояние сверхвысокой плотности энергии, но оно не описывается существующими физическими теориями. Есть различные теоретические подходы, подчас противоречащие друг другу. Эта область науки быстро развивается. Подождем.

Вопрос: Скажите, а есть какие-то предпосылки связать теорию черных дыр и теорию темной материи?

Конечно. Во-первых, черные дыры теоретически могут быть образованы как барионной, так и темной материей, или смесью этих двух материй, они будут неразличимы. Но с барионным веществом проще- оно способно быстро терять энергию, и поэтому его легче сжать. Напомню также, что, как я уже говорил, гипотетические первичные черные дыры, которые при некоторых начальных условиях могли в большом количестве возникнуть сразу после начала расширения Вселенной – это один из возможных вариантов объяснения темной материи.

NOVA — Официальный сайт | Dark Matter

DARK MATTER

PBS Дата выхода в эфир: 25 июня 2008 г.

НЕЙЛ
деГРАС ТАЙСОН: Привет. я Нил
Деграсс Тайсон. Добро пожаловать в новый сезон NOVA scienceNOW.

Сейчас,
Я обычный парень, а это значит, конечно, что я состою из
обычная материя: в основном атомы. И когда мы смотрим в космос, все
мы видим — галактики, звезды — тоже обычные, состоящие из атомов.

Но
Многие ученые говорят, что во Вселенной есть что-то еще
это НЕ обычно.

Подождите,
кто это сказал?

НЕЙЛС
РУКАВ КУРТКИ: И кстати, кажется
быть намного более странным, чем обычные парни вроде тебя…

НЕЙЛ
деГРАС ТАЙСОН: Эй, смотрите!

А
несмотря на то, что это невидимо, становится все труднее и труднее
игнорировать.

Каждый
день бригада втиснулась в 80-летний лифт в Миннесоте и доехала до
работать на полмили вниз, в глубины заброшенной шахты.

Они
не ищет золото или бриллианты. Вместо этого они что-то добывают
еще более желанной и трудной для поиска темной материей.

РИЧАРД
MASSEY: Темная материя — одна из самых больших
тайны.

ТАЛИ
ФИГЕРОА: Темная материя
везде.

РИЧАРД
MASSEY: Нас бы здесь не было, если бы это
не для темной материи. Жизнь была бы невозможна.

ТАЛИ
ФИГЕРОА: Проблема в том,
мы понятия не имеем, что такое темная материя.

ДЖОСЕЛИН
MONROE (Массачусетский институт
Технология) : Мы знаем, что это
там, и мы просто должны найти его.

НЕЙЛ
деГРАС ТАЙСОН: Один из людей
сейчас пытается найти темную материю физик Тали Фигероа.

ТАЛИ
ФИГЕРОА: Открытие
темная материя станет одной из величайших находок века.

НЕЙЛ
деГРАС ТАЙСОН: Итак, они действительно
мое железо в этом месте.

Его
Поиски ведутся на глубине полумили под землей, где находился этот старый железный рудник.
превратился в огромную физическую лабораторию космической эры.

Когда
Я посетил, я не заметил никакой темной материи, но я видел довольно много
мертвая материя.

Ого,
что это за вещь?

ТАЛИ
ФИГЕРОА: Это
летучая мышь.

НЕЙЛ
деГРАСС ТАЙСОН: Это не так
выглядеть очень живо.

ТАЛИ
ФИГЕРОА: Наверное, нет.

НЕЙЛ
деГРАС ТАЙСОН: Ого, есть
один там… другой, другой.

ТАЛИ
ФИГЕРОА: Они
повсюду.

НЕЙЛ
деГРАСС ТАЙСОН: Это противно.

ТАЛИ
ФИГЕРОА: Это, добрый
из.

НЕЙЛ
деГРАС ТАЙСОН: противно. Чтобы
тебя не пугает?

ТАЛИ
ФИГЕРОА: Вы привыкли
к этому.

НЕЙЛ
деГРАС ТАЙСОН: Здесь внизу,
окруженный мертвыми летучими мышами, Тали и его коллеги наблюдают и заботятся о
сложная штуковина, специально разработанная для обнаружения частиц темной материи.

Итак
это оно, а?

ТАЛИ
ФИГЕРОА: Ага.

НЕЙЛ
ДЕГРАС ТАЙСОН: Этот сложный
все усилия направлены на то, чтобы разгадать тайну, которая преследует астрофизиков
уже более 70 лет.

Это
может показаться странным и даже немного сумасшедшим, но есть шанс, что большинство
материи во вселенной не звезды или планеты или газ или что-то знакомое
нам, а в виде какой-то таинственной невидимой субстанции. У нас есть
назвал ее «темной материей», но почему мы вообще думаем, что она существует?

Это
сводится к гравитации и скорости. Со времен Исаака Ньютона мы знали
что гравитация удерживает объекты на орбите так же, как солнце удерживает
Земля и остальные планеты.

сильнее гравитация притягивает его внутрь, тем быстрее объект может двигаться и оставаться в
орбита. Это похоже на вращение тяжелого мяча: чем сильнее вы
потяните за мяч, тем быстрее мяч будет двигаться. Если мяч тоже движется
быстро, даже такой сильный парень должен отпустить.

ПИТЕР
FISHER (Массачусетский институт
Технология) : Чем быстрее вы хотите
что-нибудь, чтобы пойти — как, вы знаете, Дэвид, бросающий свою рогатку —
больше надо тянуть. И то, что тянет за что-то
заставить его орбиту гравитация.

НЕЙЛ
деГРАСС ТАЙСОН: А причем тут
откуда взялась гравитация? Ну, мы знаем, что это могут быть объекты с массой, такие как звезды, дома,
планеты, поезда, облака, медузы; все они имеют гравитацию.

Итак,
во Вселенной, чем больше вещества, тем сильнее гравитация и тем быстрее могут двигаться объекты.
двигаться и оставаться на своих орбитах. Проблема в том, что когда мы смотрим дальше
Солнечной системы, как звезды, вращающиеся внутри галактик, или галактики, движущиеся внутри
скопления галактик. Все они вращаются быстрее, чем мы ожидали.

ДЖОСЕЛИН
МОНРО: Скорость, с которой звезды
ходить вокруг на слишком быстро. Вы ожидали, что он просто убежит, но
эти звезды не убегают. Они все еще ходят.

НЕЙЛ
деГРАС ТАЙСОН: Есть
быть большой гравитацией, удерживающей их всех вместе, но, по-видимому, есть
недостаточно материи, чтобы объяснить это.

ПИТЕР
ФИШЕР: И
не хватает вещей. Просто не хватает вещей, чтобы сохранить
все они ходят вокруг друг друга.

НЕЙЛ
деГРАС ТАЙСОН: Независимо от того, как
мы исследуем космос в поисках этой недостающей материи — используя видимый свет, радио
волны, рентгеновские лучи — нам еще не хватает. Либо у нас есть законы
гравитация совершенно неправильная, иначе должно быть что-то еще. На самом деле, мы бы
нужно примерно в пять раз больше материала. Это вещи, которые мы не можем видеть, но что
точно это?

РИЧАРД
MASSEY: Что такое темная материя?

МАКС.
TEGMARK (Массачусетский институт
Технология) : Что темно
иметь значение?

РИЧАРД
MASSEY: Да, это большой вопрос.

ТАЛИ
ФИГЕРОА: Мы не
знаю, что это такое.

РИЧАРД
MASSEY: Это совершенно невидимо.

ТАЛИ
ФИГЕРОА: Это
темный. Он не светится.

МАКС.
ТЕГМАРК: Итак,
чем бы ни была темная материя…

ТАЛИ
ФИГЕРОА: Мы не можем
направьте телескоп вверх и действительно увидите это.

МАКС.
ТЕГМАРК: …это
точно не из атомов.

НЕЙЛ
деГРАС ТАЙСОН: Все вокруг
то, что мы можем видеть и осязать, обычная материя состоит из атомов. Но одно
мы знаем, что темная материя не обычная.

РИЧАРД
MASSEY: Мы знаем, что это не обычное дело,
потому что обычная материя имеет все это разнообразие взаимодействий. Это
имеет электрические поля и магнитные поля. Он излучает свет.

НЕЙЛ
ДЕГРАС ТАЙСОН: Одна из идей состоит в том, что, поскольку
она состоит не из обычных атомов, темная материя может состоять из каких-то экзотических
частица. Прямо сейчас физики всего мира спешат построить детектор
достаточно чувствителен, чтобы захватить один, чтобы они могли точно понять, что это такое.

Но
как ты поймаешь такую ​​застенчивую частицу?

ТАЛИ
ФИГЕРОА:
Фундаментальная проблема заключается в том, что эта темная материя не очень сильно взаимодействует с материей.
много. И поэтому, чтобы обнаружить его, мы должны построить эти действительно специализированные,
очень чувствительные детекторы.

НЕЙЛ
деГРАС ТАЙСОН: В этом метро
лаборатории, Тали Фигероа следит за одним из видов детектора темной материи,
сверхпроводящий кристалл из германия.

Итак,
один из ваших детекторов, да?

ТАЛИ
ФИГЕРОА: Да, это
прототип одного из 30 детекторов. И когда вы посмотрите на поверхность нашего
детектор, вы увидите металлическую сетку.

НЕЙЛ
deGRASSE TYSON: Сетка поднимается
крошечные изменения температуры, возникающие, когда частица попадает на кристалл и застывает
все его атомы вибрируют. Но чтобы обнаружить эти вибрации, атомы в
Кристалл должен начинаться как можно тише, чего атомы не делают.
нормально нравится делать.

ТАЛИ
ФИГЕРОА: Проблема в том,
что, естественно, при комнатной температуре атомы сами вибрируют.

НЕЙЛ
деГРАС ТАЙСОН: Итак, как
команде удалось замедлить атомы детектора? Положили в морозилку,
очень мощная морозилка.

Итак
весь смысл в том, чтобы просто держать эксперимент холодным?

ТАЛИ
ФИГЕРОА: Да. У нас есть
поддерживать эксперимент на уровне около 50 милликельвинов, что составляет 50/1000 градуса
выше абсолютного нуля.

НЕЙЛ
деГРАС ТАЙСОН: Всего лишь часть
градус выше абсолютного нуля? В переводе на фаренгейты это, типа,
460 градусов ниже нуля. То есть, другими словами, достаточно холодно, чтобы
воздух, которым мы дышим, замерзает.

ТАЛИ
ФИГЕРОА: Абсолютно.

НЕЙЛ
деГРАС ТАЙСОН: И так
везде мороз.

Но
теперь другая проблема. Детектор заморозки настолько сверхчувствителен,
его могут вызвать многие вещи, например, космические лучи, частицы, изливающиеся на Землю
из космоса. Вот почему вся лаборатория находится глубоко под землей.

Итак
коренная порода…

ТАЛИ
ФИГЕРОА: Половина
миля скалы…

НЕЙЛ
ДЕГРАС ТАЙСОН: …выше…

ТАЛИ
ФИГЕРОА: …это
щит.

НЕЙЛ
деГРАС ТАЙСОН: … это щит. Так
космические лучи… это частицы высокой энергии из космоса?

ТАЛИ
ФИГЕРОА: Из космоса.

НЕЙЛ
деГРАС ТАЙСОН: Хорошо. Так
вы защищаете себя от космоса.

И
это не просто космические лучи. Даже под землей есть другие крошечные
летающие вокруг нас частицы, в том числе фотоны и нейтроны, которые могут вылететь
окружающей скалы. Таким образом, детекторы скрыты слоем за слоем
экранирование, все для того, чтобы отфильтровать все, кроме темной материи. А также
как дела идут до сих пор?

Хорошо,
сколько частиц темной материи вы уже нашли?

ТАЛИ
ФИГЕРОА: Нет.

НЕЙЛ
ДЕГРАС ТАЙСОН: Нет?

ТАЛИ
ФИГЕРОА: Нет.

НЕЙЛ
деГРАС ТАЙСОН: Это не слишком
удивительно. Поиски темной материи здесь, на Земле, только начались, и
более крупные и чувствительные детекторы уже находятся в разработке. Тем не менее, вы могли бы
интересно, может ли быть, что темная материя — это что-то, что просто существует
в космосе, а не здесь, с нами?

Астрофизик
Ричард Мэсси говорит: «Маловероятно». У него первый в истории,
Трехмерные карты темной материи, чтобы поддержать его. Но как нанести на карту невидимое?

РИЧАРД
MASSEY: Значит, мы не можем видеть темную материю.
напрямую; это совершенно незаметно. Но мы можем решить, где это
его воздействие на обычную материю, которое мы можем видеть.

НЕЙЛ
деГРАС ТАЙСОН: Другими словами, вы
может видеть гравитацию темной материи. Это потому, что, согласно
Эйнштейн и почти век экспериментов, что делает гравитация во Вселенной
пространство изгиба. Массивные объекты, такие как солнце, на самом деле изгибаются и растягиваются.
контуры пространства. Это то, что удерживает более мелкие объекты, такие как Земля, в
орбита.

И
если пространство искривлено, то искривлен и любой свет, проходящий через него.

РИЧАРД
MASSEY: Итак, давайте все развенчаем.
представление о том, что свет распространяется прямолинейно. Свет путешествует в том, что он думает
прямые линии. А поскольку пространство искривлено и искривлено, даже прямые линии
что световые лучи движутся вдоль, на самом деле сами искривляются.

НЕЙЛ
деГРАС ТАЙСОН: Феномен
называется гравитационным линзированием. Подумайте, что может сделать толстое увеличительное стекло
текст книги.

РИЧАРД
MASSEY: Когда мы вставляем увеличительное стекло в
перед ним мы начинаем видеть искаженное изображение, и гравитационное линзирование
find темная материя работает очень похожим образом.

НЕЙЛ
deGRASSE TYSON: Огромный комок
темная материя и огромная гравитация, которую она создает, искривят области пространства так,
намного, это действовало бы как гигантская космическая линза, искажающая наше представление о далеких
галактики.

чем больше искажений, тем больше гравитация и, полагает Мэсси, тем больше темной материи.
лежит между ними и нами.

РИЧАРД
MASSEY: Итак, окончательный результат таков, что мы
в конечном итоге у вас есть эта карта того, где находится темная материя во Вселенной.

НЕЙЛ
deGRASSE TYSON: таких карт
теперь показывают, что галактики, подобные нашей, полностью окружены гигантскими
облака темной материи.

РИЧАРД
MASSEY: Везде, где обычное
материя, так что даже здесь есть какая-то темная материя. Это везде. Два
действительно пошли вместе, рука об руку.

НЕЙЛ
деГРАС ТАЙСОН: На самом деле, как вселенная
эволюционировавшей после Большого Взрыва, темная материя, возможно, служила своего рода
космологический клей, который со временем помог сблизить звезды, образовав галактики.

РИЧАРД
MASSEY: Мы всем обязаны темной материи,
двумя способами: во-первых, он удерживает вместе всю вселенную; но тогда это также,
что очень важно… внутри этого он образует эти леса, в которых обычная материя
может лежать расти.

МАКС.
ТЕГМАРК: Мы такие
повезло, что у нас есть темная материя, потому что иначе нас бы здесь не было. Это
было гравитационное притяжение темной материи, которое сплотило это
рассеянный газ, который в конечном итоге сформировал нашу галактику Млечный Путь, в которой мы живем.
если бы не было темной материи, то в нашей галактике, по сути, никогда не было бы
сформировался.

НЕЙЛ
деГРАС ТАЙСОН: Если это
правда, тогда это не только наш Млечный Путь. Во Вселенной ни один из
миллиарды галактик образовались бы без гравитации этого
загадочная штука.

Теперь,
нам просто нужно выяснить, что это такое.

МАКС.
ТЕГМАРК: Это
действительно удивительно, что там в пять раз больше вещей, чем мы
знать, и что мы, как сообщество, занимаемся этим уже более 70 лет. А также
но, может быть, сейчас, в ближайшие несколько лет, мы во всем этом разберемся.
Это просто невероятно.

Темная материя

Под редакцией

Дуг Куэйд

Письменный,
Продюсер и режиссер

Юлия Корт

NOVA scienceNOW

Исполнительный продюсер

Сэмюэл Файн

Ответственный редактор

Нил
деграсс Тайсон

Старший производитель серий

Винсент Лиота

Надзор за производителями

Стивен
Свейгарт
Джоуи Дэвид

Редакционный продюсер

Юлия
Корт

Производитель разработки

Винита
Мехта

Старший редактор

Дэвид
Чмура

Ассистент производства

Фрэн Лакс

Наборщики

Брайан Эдгертон
Юнсик Но

Музыка

Роб Морсбергер

Ассоциированные продюсеры

Фрэн Лакс
Молли
Лонгстрет
Энтони Манупелли
Вин Розенфельд
Элисон Снайдер

Помощник редактора

Сьюзен Перла

Камера

Джим Болл
Джеймс Калланан
Остин де Бесш
Брайан Доули
Винсент Лиота
Стив Маккарти

Звукооператоры

Берни Бодри
Лауретта Молитор
Роджер Феникс
Джордж Шафнакер
Том Уильямс

Звуковой микс

Дэвид Чмура

Анимация

Спутник
Анимация
Джеймс ЛаПланте
Брайан Эдгертон
Энтони Краус
Юнсик Но
«Забвение», Общественное телевидение городов-побратимов

Менеджер по производству для массового сегмента

Кэндис Уайт

Сегмент помощников по производству

Мона
Дамлуйи
Гриша Ениколопов

НОВА
анимация серии scienceNOW

Эджворкс

Трехмерная анимация мозга

Предоставлено доктором Артуром В. Тога,
Лаборатория нейровизуализации UCLA

Архивный материал

ЕКА
Лаборатория реактивного движения
Библиотека Конгресса
НАСА

Особая благодарность

Шиповник
Healthcare and Rehabilitation Center, Needham, MA
Douglas Clowe
Bamidele Faboyede
Прасад Джаянти
Кимо Джонсон
Эрик Ки
Сью Моен
Подземный рудник Судан — Парк штата Миннесота
Общественное телевидение городов-побратимов
Джефф Вудворд

Нил Деграсс Тайсон

— директор планетария Хейдена в
Центр Земли и космоса Роуза при Американском музее естественной истории.

Графика серии NOVA

у + ко.

Музыкальная тема NOVA

Уолтер Верзова
Джон Лукер
Musikvergnuegen, Inc.

Дополнительный
Музыкальная тема NOVA

Рэй
Лоринг
Роб
Морсбергер

Онлайн-редактор постпроизводства

Спенсер Джентри

Скрытые субтитры

Центр субтитров

Администратор NOVA

Эшли Кинг

Реклама

Кэрол МакФолл
Эйлин
Кэмпион
Линдси де ла
Ригодьер
Виктория
Луи
Кейт Беккер

Старший
исследователь

Гайя
Ремеровский

Координатор производства

Линда Каллахан

Помощник юриста

Рафаэль Немес

Отношения талантов

Скотт Кардел, эсквайр.
Дженис Флад

Юрисконсульт

Сьюзен Розен

Помощник постпроизводства

Дарси Форленца

Ассоциированный сотрудник
Продюсер, Пост
Производство

Патрик Кэри

Супервайзер постпроизводства

Регина О’Тул

Редакторы постпродакшна

Ребекка Ньето
Алекс Кройтер

Менеджер постпроизводства

Натан Ганнер

Диспетчер соответствия

Линзи Эмери

Курирующий продюсер

Стивен Свейгарт

Бизнес-менеджер

Джозеф П. Трейси

Производители, специальные проекты

Лиза Мировиц
Дэвид Кондон

Координирующий продюсер

Лори Кахалейн

Старший научный редактор

Эван Хейдингем

Старший продюсер серии

Мелани Уоллес

Управляющий директор

Алан Рицко

Старший исполнительный продюсер

Паула С. Апселл

Этот материал основан на работе, поддержанной Национальным
Научного фонда по гранту № 0638931. Любые мнения, выводы и
выводы или рекомендации, выраженные в этом материале, принадлежат
автора (ов) и не обязательно отражают взгляды Национального научного
Фундамент.

NOVA scienceNOW является товарным знаком Образовательного фонда WGBH

.
NOVA scienceNOW производится для WGBH/Бостон компанией NOVA

© 2008 Образовательный фонд WGBH

Все права защищены

Изображение предоставлено: (анимация темной материи) © Образовательный фонд WGBH

Duke University Press — Dark Matters

» Dark Matters переосмысливает исследования наблюдения таким образом, что вызывает вопросы об историческом, расовом происхождении теории и практики наблюдения, а также представляет надежный вход в текущие дебаты в этой области для новых читателей. Dark Matters предлагает модель междисциплинарной феминистской стипендии для ученых в области СМИ, занимающихся критическим расследованием рас, визуальным анализом и изучением архивов. В тот момент, когда методы наблюдения проникают в средства к существованию, вклад Брауна здесь является бесценным ресурсом для изучения современного момента #BlackLivesMatter, жестокости полиции и стратегий будущего сопротивления », — Ракель М. Гонсалес, Feminist Media Studies

.

» Темные дела дает бесценный взгляд на слежку и напоминает нам, что история слежки за чернокожим имеет уникальную и важную роль в нашем понимании и анализе современной слежки», — Джерами Д. Скотт, Epic.org

.

«Книга предлагает ученым в различных областях несколько новых захватывающих теоретических словарей, с помощью которых можно переосмыслить одно из самых важных понятий нашего времени: слежку.» — Бриттани Мече, Антипод

«С помощью  Dark Matters Симона Браун представляет собой теоретическое проявление силы в области исследований наблюдения, привлекая внимание к черноте, черной жизни и черному предмету — темной материи … Работа Брауна обязательна. — читать для тех, кто заинтересован в изучении сложностей слежки и сопутствующей продолжающейся, воплощенной политической борьбы». — Меган М. Вуд, Служба наблюдения и общества

« Dark Matters — это текст, который послужит ценным, хотя иногда и аналитически отклоняющимся вкладом в изучение культуры чернокожих, исследований наблюдения и визуальных исследований чернокожих». — Джерами ДеКристо, 9 лет.0634 Год работы в области критической и культурной теории

«Благодаря своему анализу карт, газетных статей, объявлений о беглых рабах, рассказов о рабах, личной переписки, правительственных документов, мемуаров и договоров Браун раскрывает, как чернота формировалась и создавалась с помощью методов наблюдения во время рабства». — Брэнди Томпсон Саммерс, Public Books

» Dark Matters — мощная книга, которая частично проистекает из предмета, а частично из одновременно ясного и сильного письма Брауна. Это также книга, которая кажется все более необходимой, помогая нам задавать вопросы не только о политике, процессах и технологий, которые регулируют гражданские свободы, но также и о том, чьи тела и свободы больше всего контролируются и ограничиваются». — Джесса Лингель, 9 лет0634 Катализатор

«Каждая глава Dark Matters представляет собой отдельный архив расистской слежки в сочетании с размышлениями о культурном производстве чернокожих. Браун читается как темное наблюдение. На каждом шагу Браун побуждает нас видеть в рабстве и его загробной жизни новые способы контроля, старые способы изучения их и потенциальных путей сопротивления». — Дэниел Грин, граница 2

» Dark Matters — бесценное исследование, демонстрирующее, как слежка, исторически и современно, коренится в борьбе с чернокожими. Используя методологию чернокожих феминисток и сосредотачивая трансатлантическую работорговлю в генеалогии слежки, Браун демонстрирует, как работы и технологии господства, наблюдения и управления, использовавшиеся во время рабства, предвосхищают и преследуют историческое настоящее. Хотя конкретные технологии стали намного более продвинутыми, жестокий факт анти-черноты остается основой практики наблюдения на сегодняшний день «. — Тайрон С. Палмер, 9 лет.0634 Души

» Темные дела очень своевременны. Учитывая отчеты о зарегистрированном и распространенном насилии на расовой почве … Браун права, когда она приводит доводы в пользу необходимости пересмотреть теневую жизнь слежки «. — Отем Уомак, История американской литературы

« Dark Matters имеет большое значение не только потому, что освещает исторические и современные технологии наблюдения за (анти)черностью, но и потому, что открывает ряд вопросов, касающихся географии, расы, власти и наблюдения.» — Хидефуми Нишияма, 9 лет.0634 Теория и события

« Dark Matters » Брауна — это новаторское и изменяющее поле исследование, важное для культурной критики в целом и исследований наблюдения в частности. другие». — Шака МакГлоттен, Американский журнал социологии

«Браун эффективно реорганизует темпоральность современной слежки, вводя ее в диалог с архивом трансатлантического рабства, чье непреходящее присутствие живет с нами еще долго после формального поражения движимого рабства. 0634 Dark Matters определяет трансатлантическое рабство как предшественницу нашего современного общества слежки.» — Фиона Джеффрис, Briarpatch Magazine

«То, что делает книга Симоны Браун, если мы читаем, увлеклись и перевариваем ее должным образом, открывает нам возможность рассмотреть множество способов, которыми черные тела и образы черноты отображаются и циркулируют в нашей культуре, часто в целях сдерживания и контроля и насколько глубоко он укоренен в наших институтах и ​​истории… Dark Matters  может помочь нам понять, как это произошло в стране, которая претендует на то, чтобы быть справедливой и дальтоником». — Дуглас Хартманн, Книги по уголовному праву и уголовному правосудию

» Dark Matters  напоминает нам о невидимых структурах упорядочения, расстановки приоритетов и привилегий, которые управляют нами и дисциплинируют нас как людей разного пола и расы, часто неузнаваемыми способами, о которых мы забываем.» — Калле Вестерлинг, TDR: The Drama Review

«Что чернокожие должны делать в современном государстве наблюдения? Прекрасная и теоретическая Симона Браун подробно описывает, как жизнь чернокожих от рабства до настоящего времени была подчинена постоянному наблюдению и как чернокожие сопротивлялись». — Зора, 100 величайших книг, когда-либо написанных афроамериканками

«С чутьем, творческим подходом и интеллектуальной широтой Симона Браун освещает историческую и современную систему слежения за (предположительно) биологически обоснованной расовой идентичностью. Обладая обширным междисциплинарным охватом и опираясь на полезные концепции, такие как расовое наблюдение, темное наблюдение, эпидермализация и граничащие , эта книга является долгожданным вкладом в развивающуюся область». — Гэри Т. Маркс, автор Windows Into the Soul: Surveillance and Society

«Симона Браун рисует разрушительный портрет сложной работы расовой слежки — процесса, в котором профилирование служит как оправданием для сбора информации, так и защитой усиленного, несоразмерного контроля над этим Dark Matters переносит нас через пространство и время, показывая, как сортировка, подсчет и наблюдение за людьми были столь же важны на заре индустриализации в информационном обществе. Проницательные, широкомасштабные и междисциплинарные размышления Брауна показывают нам масштабы и устойчивость культуры слежки, и особенно ее неотложные интересы для цветных сообществ. Ее искусная история настоящего момента показывает, как данные становится нами». — Алондра Нельсон, автор Тело и душа: партия «Черные пантеры» и борьба с медицинской дискриминацией

Обращение к темной материи медицины — PMC

1. Рэндалл Л. Что такое темная материя? Природа. 2018 май; 557 (7704): S6 – S7. doi: 10.1038/d41586-018-05096-y.10.1038/d41586-018-05096-y [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

2. Adler-Milstein J, Jha AK. Закон HITECH привел к большим успехам во внедрении электронных медицинских карт в больницах. Health Aff (Миллвуд), 01 августа 2017 г .; 36 (8): 1416–1422. doi: 10.1377/hlthaff.2016.1651.36/8/1416 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

3. Меннемейер С.Т., Менахеми Н., Рахуркар С., Форд Э.В. Влияние закона HITECH на принятие врачами электронных медицинских карт. J Am Med Inform Assoc. 2016 март; 23 (2): 375–9. doi: 10.1093/jamia/ocv103.
https://europepmc.org/abstract/MED/26228764
.ocv103 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

4. Lin Y, Lin M, Chen H. Влияют ли электронные медицинские карты на качество лечения? доказательства из закона HITECH. Инф Сист Рез. 2019 12 марта; 30 (1): 306–318. doi: 10.1287/isre.2018.0813. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

5. Вагнер Э., Ортализа Дж., Кокс К. Каковы расходы на здравоохранение в США по сравнению с другими странами? Веб-сайт. 2022 21 янв;:1.
https://www.healthsystemtracker.org/chart-collection/health-spending-u-s-compare-countries-2/
[Google Scholar]

6. Здоровье, США, 2019 г. – поиск данных. Центры по контролю и профилактике заболеваний. 2021. 02 марта [2021-06-08].
https://www.cdc.gov/nchs/hus/contents2019.htm
.

7. Граймс Д.А., Шульц К.Ф. Систематическая ошибка и причинно-следственные связи в обсервационных исследованиях. Ланцет. 2002 19 января;359(9302):248–52. doi: 10.1016/S0140-6736(02)07451-2.S0140-6736(02)07451-2 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

8. Cahan EM, Hernandez-Boussard T, Thadaney-Israni S, Рубин ДЛ. Ставить данные перед алгоритмом в больших данных, адресованных персонализированному медицинскому обслуживанию. NPJ Цифра Мед. 2019;2:78. doi: 10.1038/s41746-019-0157-2. doi: 10.1038/s41746-019-0157-2.157 [бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [CrossRef] [Google Scholar]

9. Ioannidis JPA. Почему большинство опубликованных результатов исследований являются ложными. ПЛОС Мед. 2005 г., 30 августа; 2(8):e124. doi: 10.1371/journal.pmed.0020124.
https://dx.plos.org/10.1371/journal.pmed.0020124
.04-PLME-E-0321R2 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

10. Раджпуркар П., Чен Э., Банерджи О., Тополь Э.Дж. ИИ в здоровье и медицине. Нат Мед. 2022 20 января; 28 (1): 31–38. doi: 10.1038/s41591-021-01614-0.10.1038/s41591-021-01614-0 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

11. Филдс Р., Секстон Дж. Сколько американских женщин умирает по причинам, связанным с беременность или роды? никто не знает. ПроПублика. 2017. 23 октября [2022-07-18].
https://www.propublica.org/article/how-many-american-women-die-from-causes-related-to-pregnancy-or-childbirth
.

12. Лори Дж. М., Ананд С., Дасари А., Унгер Дж. М., Готвал А., Эллис Л. М., Варадачари Г., Копец С., Оверман М. Дж., Рагхав К. Несоответствие в отчетах о расах и представленности в клинических испытаниях, приведших к одобрению лекарств от рака с 2008 г. по 2018. JAMA Oncol. 01 октября 2019 г .; 5 (10): e191870. doi: 10.1001/jamaoncol.2019.1870.
https://europepmc.org/abstract/MED/31415071
.2748395 [бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

13. Flores LE, Frontera WR, Andrasik MP, Del Rio C, Mondríguez-González Antonio, Price SA, Krantz EM, Pergam SA, Silver JK . Оценка включения расовых/этнических меньшинств, женщин и пожилых людей в клинические испытания вакцин. JAMA Сеть открыта. 2021 февраль 01;4(2):e2037640. doi: 10.1001/jamanetworkopen.2020.37640.
https://jamanetwork.com/journals/jamanetworkopen/fullarticle/10.1001/jamanetworkopen.2020.37640
.2776562 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

14. Ramamoorthy A, Pacanowski MA, Bull J, Zhang L. Расовые/этнические различия в расположении и реакции на лекарства: обзор недавно одобренных лекарств. Клин Фармакол Тер. 2015 март; 97 (3): 263–73. doi: 10.1002/cpt.61. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

15. Диас Т., Диас М. Делаем невидимое видимым: здоровье, данные и забота о расе Латинидад. Журнал латиноамериканской политики Гарвардской школы Кеннеди. 2021. [03.08.2022].
https://hjhp.hkspublications.org/wp-content/uploads/sites/15/2021/05/HJHP-Volume-33-Full.pdf#page=47
.

16. Геллер А., Фаган Дж., Тайлер Т., Линк Б.Г. Агрессивная полиция и психическое здоровье молодых городских мужчин. Am J Общественное здравоохранение. 2014 г., декабрь; 104 (12): 2321–7. doi: 10.2105/AJPH.2014.302046. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

17. Мхасаваде В., Чжао И., Чунара Р. Машинное обучение и алгоритмическая справедливость в общественном и популяционном здравоохранении. Нат Мах Интелл. 2021 г., 29 июля; 3 (8): 659–666. doi: 10.1038/s42256-021-00373-4. [CrossRef] [Google Scholar]

18. Ханна А., Дентон Э., Смарт А., Смит-Лауд Дж. На пути к методологии критической гонки в алгоритмической справедливости. FAT* ’20: Конференция по справедливости, подотчетности и прозрачности; 27-30 января 2020 г.; Барселона, Испания. 2020. 27 января, стр. 501–512. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

19. Bowker GC, Star SL. Сортировка вещей. Лондон, Англия: MIT Press; 1999. [Google Scholar]

20. Boyd RW, Lindo EG, Weeks LD, McLemore MR. О расизме: новый стандарт публикаций о расовом неравенстве в отношении здоровья. Блог по вопросам здравоохранения. 2020. 02 июля [2022-08-03].
https://www.healthaffairs.org/do/10.1377/forefront.20200630.939347/full/

21. Gebru T, Morgenstern J, Vecchione B, Vaughan JW, Wallach H, III HD, Crawford K. Таблицы данных для наборов данных. Коммунальный АКМ. 2021 декабрь; 64 (12): 86–92. doi: 10.1145/3458723. [CrossRef] [Google Scholar]

22. Рабочая группа по ранним последствиям изменения климата и истощения стратосферного озона для здоровья человека в Европе. Европейский комитет по окружающей среде и охране здоровья. Всемирная организация здравоохранения Изменение климата и истощение стратосферного озона: ранние последствия для нашего здоровья в Европе. ВОЗ Reg Publ Eur Ser. 2000;(88):i-xii, 1–116.
https://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0010/98263/E71230.pdf
. [PubMed] [Google Scholar]

23. Kamel Boulos MN, Peng G, VoPham T. Обзор приложений GeoAI в здравоохранении. Int J Health Geogr. 201902 мая;18(1):7. doi: 10.1186/s12942-019-0171-2.
https://ij-healthgeographics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12942-019-0171-2
.10.1186/s12942-019-0171-2 [бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

24. Palmer RC, Ismond D, Rodriquez EJ, Kaufman JS. Социальные детерминанты здоровья: будущие направления исследований различий в состоянии здоровья. Am J Общественное здравоохранение. 2019 Январь; 109 (S1): S70–S71. doi: 10.2105/AJPH.2019.304964. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

25. Кент Дж. Три основные проблемы с данными для воздействия на социальные детерминанты здоровья. ИТ-аналитика здоровья. 2020. 17 февраля [18 июля 2022 г.].
https://healthitanalytics.com/news/top-3-data-challenges-to-addressing-the-social-determinants-of-health
.

26. Будхвани Х., Йигит И., Офотокун И., Конкл-Паркер Д.Дж., Коэн М.Х., Уингуд Г.М., Метч Л.Р., Адимора А.А., Тейлор Т.Н., Уилсон Т.Е., Вайзер С.Д., Кемпф М., Сосанья О., Ганге С., Кассай С. , Туран Б, Туран Дж.М. Изучение взаимосвязи между пережитой и ожидаемой стигмой в медицинских учреждениях, расовым соответствием между пациентом и поставщиком медицинских услуг и доверием к поставщикам медицинских услуг среди женщин, живущих с ВИЧ. Уход за больными СПИДом ЗППП. 2021 ноябрь; 35 (11): 441–448. дои: 10.1089/apc.2021.0096. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

27. Lee JJ, Wedow R, Okbay A, Kong E, Maghzian O, Zacher M, Nguyen-Viet TA, Bowers P, Sidorenko J, Karlsson Linnér Ричард, Фонтана М.А., Кунду Т., Ли С., Ли Х., Ли Р., Ройер Р., Тимшел П.Н., Уолтерс Р.К., Уиллоуби Э.А., Йенго Л., исследовательская группа 23andMe. COGENT (Консорциум когнитивной геномики) Консорциум генетической ассоциации социальных наук. Алвер М., Бао Ю., Кларк Д.В., Дэй Ф.Р., Фурлотте Н.А., Джоши П.К., Кемпер К.Е., Клейнман А., Лангенберг С., Мэги Ридик, Трампуш Д.В., Верма С.С., Ву И, Лам М., Чжао Д.Х., Чжэн З., Бордман Д.Д. , Кэмпбелл Х., Фриз Дж., Харрис К.М., Хейворд С., Херд П., Кумари М., Ленц Т., Луан Дж., Мальхотра А.К., Метспалу А., Милани Л., Онг К.К., Перри Дж.Р.Б., Портеус ди-джей, Ричи М.Д., Смарт МС, Смит BH, Tung JY, Wareham NJ, Wilson JF, Beauchamp JP, Conley DC, Esko T, Lehrer SF, Magnusson PKE, Oskarsson S, Pers TH, Robinson MR, Thom K, Watson C, Chabris CF, Meyer MN, Laibson DI, Ян Дж.