В поисках «новой физики»: учёные придумали, как найти аномалии в Солнечной системе

Наблюдательная астрономия и экспериментальная физика дают все больше инструментов для подтверждения или опровержения тех или иных космологических теорий. Однако некоторые из них остаются загадкой, например, природа тёмной материи и тёмной энергии. До сих пор поиски доказательств и выявления механизмов влияния таинственных субстанций и частиц на Вселенную велись либо на макро‑, либо на микроуровне.

Гравитационное влияние тёмной материи и тёмной энергии мы видим на примере галактик, их скоплений. А работу элементарных частиц наблюдаем в экспериментальных ускорителях. Группа исследователей, в основном представляющих Лабораторию реактивного движения (JPL) NASA, предположила, что искать проявление таинственных частиц и волн можно и на так называемом среднемасштабном уровне, то есть в пределах Солнечной системы.

Они предложили проект миссии, которая могла бы найти недостающие элементы пазла в существующих космологических теориях, либо заставить учёных разработать новые гипотезы или вовсе так называемую «новую физику». Для этого миссии необходимо найти аномалии, которые не описываются существующими теориями.

Соавтором этого проекта является российский и американский астрофизик Вячеслав Турышев, работающий в Калифорнийском университете в Лос-Анжелесе и в JPL. Он вместе с рядом других учёных предлагает отправить в космос группу аппаратов, которые будут двигаться скоординированно в формации тетраэдра. Такое расположение позволит им тонко исследовать гравитационное поле Солнца и выявлять гипотетические отклонения от предсказаний общей теории относительности.

При этом чувствительность измерений должна быть на пять порядков выше, чем позволяют современные инструменты. Поэтому авторы проекта предлагают проведение массы измерений каждым из аппаратов и очищение данных от многочисленных известных «шумов».

«Чувствовать» друг друга зонды смогут с помощью лазерной связи. Помимо лазерных на них установят атомные интерферометры, что позволит аппаратам обнаруживать мельчайшие негравитационные колебания и помехи, вызванные работой двигателей, давлением солнечного ветра и так далее.

Формация тетраэдра обеспечит необходимую страховку аппаратами друг друга, а также высокую точность измерений. Авторы идеи рассчитывают, что это позволит выявить гравитационные возмущения на масштабах, которые ранее не были доступными для учёных. А это, в свою очередь, даст возможность проверить теорию относительности и альтернативные гипотезы гравитации с новым уровнем точности.