Темна матерія у Всесвіті: сучасний стан і проблеми (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 23 вересня 2015 р.)
Сукупність даних астрофізичних спостережень вказує на наявність у
 Всесвіті особливої субстанції, що проявляє себе лише своєю гравітацією.
 Ця невидима і прозора субстанція дістала назву темної матерії. Сучасна
 теорія еволюції Всесвіту узгоджується з даними спостережень лише...
Saved in:
| Published in: | Вісник НАН України |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/90623 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Темна матерія у Всесвіті: сучасний стан і проблеми (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 23 вересня 2015 р.) / Ю.В. Штанов // Вісник Національної академії наук України. — 2015. — № 11. — С. 29-40. — Бібліогр.: 19 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859995296245743616 |
|---|---|
| author | Штанов, Ю.В. |
| author_facet | Штанов, Ю.В. |
| citation_txt | Темна матерія у Всесвіті: сучасний стан і проблеми (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 23 вересня 2015 р.) / Ю.В. Штанов // Вісник Національної академії наук України. — 2015. — № 11. — С. 29-40. — Бібліогр.: 19 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вісник НАН України |
| description | Сукупність даних астрофізичних спостережень вказує на наявність у
Всесвіті особливої субстанції, що проявляє себе лише своєю гравітацією.
Ця невидима і прозора субстанція дістала назву темної матерії. Сучасна
теорія еволюції Всесвіту узгоджується з даними спостережень лише за
умови, що темна матерія складається з частинок досі невідомої природи.
Дослідження властивостей і з’ясування природи темної матерії є одним із
найактуальніших завдань фундаментальної фізики, астрофізики і космології. У цій доповіді ми розповімо, як науковці, у тому числі й в Україні, досліджують властивості темної матерії, які можуть пролити світло на природу цього явища.
Совокупность данных астрофизических наблюдений указывает на наличие во Вселенной особой субстанции,
проявляющей себя только своей гравитацией. Эта невидимая и прозрачная субстанция получила название темной материи. Современная теория эволюции Вселенной согласуется с данными наблюдений только при условии, что темная материя состоит из частиц доселе неизвестной природы. Исследование свойств и выяснение природы темной материи является одной из самых актуальных задач фундаментальной физики, астрофизики и космологии. В этом докладе мы расскажем, как ученые, в том числе и в Украине, исследуют свойства темной материи, которые могли бы пролить свет на природу этого явления.
The totality of the data of astrophysical observations indicate the presence of a peculiar substance in the universe that
manifests itself only by its gravity. This invisible and transparent substance is called dark matter. The modern theory of
evolution of the universe is consistent with the observational data only provided the dark matter consists of particles of
hitherto unknown nature. Study of the properties and elucidation of the nature of dark matter is one of the most important
problems of fundamental physics, astrophysics and cosmology. In this report, we describe how scientists, including those
in Ukraine, explore the properties of dark matter that might shed light on the nature of this phenomenon.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:33:33Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 11 29
ТЕМНА МАТЕРІЯ У ВСЕСВІТІ:
СУЧАСНИЙ СТАН І ПРОБЛЕМИ
За матеріалами наукової доповіді на засіданні
Президії НАН України 23 вересня 2015 року
Сукупність даних астрофізичних спостережень вказує на наявність у
Всесвіті особливої субстанції, що проявляє себе лише своєю гравітацією.
Ця невидима і прозора субстанція дістала назву темної матерії. Сучасна
теорія еволюції Всесвіту узгоджується з даними спостережень лише за
умови, що темна матерія складається з частинок досі невідомої природи.
Дослідження властивостей і з’ясування природи темної матерії є одним із
найактуальніших завдань фундаментальної фізики, астрофізики і космо-
логії. У цій доповіді ми розповімо, як науковці, у тому числі й в Україні, до-
сліджують властивості темної матерії, які можуть пролити світло на
природу цього явища.
Ключові слова: темна матерія, темна енергія, астрофізика, космологія,
фізика елементарних частинок, теорія гравітації.
Вступ
Проблема складу і походження Всесвіту з давніх часів хвилю-
вала допитливе людство. Численні й різноманітні космологічні
гіпотези, що існували ще у другій половині XX ст., з накопи-
ченням точної і об’ємної інформації за даними астрофізичних
спостережень в останні десятиліття перетворилися на єдину
теорію — так звану стандартну космологічну модель. Намага-
ючись дати найпростіше і найприродніше пояснення хімічного
складу і структури Всесвіту, стандартна модель, яка ґрунтуєть-
ся на загальній теорії відносності Ейнштейна, не може обійтися
без двох сутностей, незвичайних для навколоземної фізики. Це
так звані темна матерія і темна енергія.
Темна енергія проявляє себе як властивість простору-часу,
що робить його однорідно викривленим навіть за відсутності
речовини. Вона, зокрема, впливає на темп розширення Все-
світу і спостерігається саме за таким впливом. Теоретично тем-
ну енергію можна охарактеризувати за допомогою так званої
космологічної сталої Λ — особливої світової константи в теорії
гравітації Ейнштейна. Хоча надзвичайно мала величина цієї
ШТАНОВ
Юрій Володимирович —
доктор фізико-математичних
наук, завідувач лабораторії
астрофізики і космології
Інституту теоретичної фізики
ім. М.М. Боголюбова
НАН України
doi: 10.15407/visn2015.11.029
30 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 11
З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ
константи становить певну фізичну проблему,
сама її наявність у теорії Ейнштейна є цілком
природною; у цьому вона подібна до гравіта-
ційної сталої або сталої швидкості світла.
Дещо інший теоретичний статус має темна
матерія, якій власне і присвячена ця стаття.
Подібно до темної енергії, вона також проявля-
ється лише за викривленнями простору-часу.
Проте ці викривлення вже не є однорідними у
просторі-часі — вони виглядають так, начебто
їх спричинює присутність деякої субстанції,
що рухається подібно до речовини, з якої скла-
даються зорі і планети, але яка є для нас і досі
невидимою і цілком прозорою (звідси її назва
«темна матерія»). Найбільш вражаючим є те,
що для пояснення цих ефектів викривлення
простору-часу необхідно припустити, що тем-
ної матерії загалом у Всесвіті в 5 разів більше,
ніж звичайної. Природа темної матерії, якщо
вона дійсно існує у Всесвіті, залишається не-
відомою і загадковою.
Звідки ж виникає необхідність гіпотези про
наявність темної матерії у Всесвіті і як науков-
ці намагаються з’ясувати її природу?
Видима і темна матерія у Всесвіті
Сучасна теорія гравітації, яка лежить в основі
не лише космологічної моделі, а й узагалі фун-
даментальної фізики, — це загальна теорія від-
носності Ейнштейна. У цій теорії гравітаційна
взаємодія описується як ефект викривлення
геометрії простору-часу: матерія викривлює
простір-час і сама ж рухається у викривленому
просторі-часі. При цьому початково паралель-
ні траєкторії світлових променів і небесних
тіл згодом відхиляються одні від одних, що й
сприймається як наявність поля тяжіння, або
гравітації. Рівняння загальної теорії віднос-
ності має вигляд:
G Tμ μ μ
ν ν ν= Λδ + κ ,
де G μ
ν — тензор Ейнштейна, що описує кривину
простору-часу, T μ
ν — тензор енергії-імпульсу
матерії, κ — гравітаційна стала, а Λ — уже згаду-
вана космологічна стала, що відповідає темній
енергії. Це рівняння проголошує, що будь-яка
матерія викривляє геометрію простору-часу,
або, з точки зору фізики, створює гравітаційне
поле. У цьому ж гравітаційному полі матерія
рухається. Спостерігаючи за рухом матерії (в
тому числі світла), можна визначити ство-
рюване нею гравітаційне поле, або геометрію
простору-часу.
Відома нам матерія бере участь не лише у
гравітаційній взаємодії згідно з наведеним рів-
нянням, а й у інших взаємодіях. Так, вона ви-
промінює і поглинає світло, завдяки чому і є
для нас «видимою». Основна частина видимої
матерії існує у формі галактик та міжгалак-
тичного газу. Переважна більшість галактик
зосереджені у галактичних скупченнях — гра-
вітаційно зв’язаних галактичних системах. На
рисунку ліворуч зображено одне з найбільш
масивних галактичних скупчень у сузір’ї Діви.
Окремі галактики — великі зоряні системи на
зразок нашого Чумацького Шляху — видимі за
допомогою телескопів у оптичному діапазоні,
тоді як гарячий міжгалактичний газ (або плаз-
ма) випромінює у рентгенівському діапазоні і
спостерігається за допомогою рентгенівських
телескопів.
Саме у галактичних скупченнях американ-
ський астрофізик швейцарського походження
Фріц Цвікі (Fritz Zwicky) у 1933 р. отримав
одне з перших свідоцтв існування невидимої
матерії. Аналізуючи радіальні швидкості окре-
мих галактик, одержані за допомогою ефекту
Доплера у скупченні сузір’я Волосся Вероніки,
він звернув увагу на одну дивовижну особли-
вість. Галактики рухалися надто швидко одна
відносно одної, що неможливо було пояснити
лише їх власним тяжінням. Якщо вважати, що
галактики утримуються в межах скупчення
гравітаційним полем, то маса матерії, необ-
хідна для створення такого поля, перевищує
сукупну масу галактик у сотні разів [1]. На
той час ще не було даних про точну кількість
міжгалактичного газу у скупченнях, їх вдалося
отримати лише в 1970-ті роки з появою рент-
генівських космічних обсерваторій. Виявило-
ся, що маса міжгалактичного газу перевищує
сукупну масу галактик на порядок величини.
Втім, навіть з урахуванням цієї маси, її вия-
ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 11 31
З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ
виться недостатньо, щоб утримувати скупчен-
ня в рівновазі, зокрема сам гарячий газ.
Ф. Цвікі зробив два логічно можливі висно-
вки зі свого спостереження. Або в галактиках
і міжгалактичному просторі перебуває велика
кількість непоміченої матерії, яка і створює
необхідне для утримання скупчення гравіта-
ційне поле, або теорія гравітації, на основі якої
зроблено висновок про існування такої мате-
рії, несправедлива на таких великих відстанях.
У минулому обидві лінії міркувань приводили
до успіху. Так, французький астроном Левер’є
в 1846 р., аналізуючи аномалії в русі Урана на
основі теорії гравітації Ньютона, передбачив
існування нової планети. Обчисливши траєк-
торію невидимої планети, він досить точно вка-
зав її положення, за яким німецький астроном
Й.Г. Галле того ж року відкрив досі невідому
планету, яку незабаром було названо Непту-
ном. З іншого боку, спроби пояснити аномалії
в русі Меркурія припущенням про існування
в околі Сонця прихованої маси, що своєю гра-
вітацією впливає на його рух, лишалися без-
результатними, аж поки Ейнштейн не знайшов
інше пояснення: теорія гравітації Ньютона не
зовсім точно справджується поблизу великих
мас, де потрібно користуватися більш правиль-
ною і точною теорією — загальною теорією від-
носності. У подальшому ми торкнемося про-
блеми альтернативного пояснення описаних
спостережень на основі модифікованої теорії
гравітації.
Ще один спосіб визначення гравітаційно-
го поля галактичних скупчень виник завдяки
ефекту гравітаційної лінзи. Цей ефект полягає
в тому, що, згідно із загальною теорією віднос-
ності Ейнштейна, світлові промені викривля-
ються у гравітаційному полі подібно до того,
як вони викривляються при проходженні крізь
оптичну лінзу. Стосовно галактик та галак-
тичних скупчень ці відхилення можуть спри-
чинити появу подвійних зображень одного й
того самого віддаленого об’єкта (галактики чи
квазара), світло від якого проходить крізь гра-
вітаційну лінзу, або спотворення форми цього
об’єкта. Уперше таке подвійне зображення було
спостережено в 1979 р., а вже протягом 1980-х
років зафіксовано численні прояви спотворень
форм далеких галактик на фоні масивних га-
лактичних скупчень. Вони виглядали як про-
На рисунку ліворуч наведено скупчення галактик Abell 1689 у сузір’ї Діви. Серпанок сірого кольору показує
яскравість міжгалактичного газу в рентгенівському випромінюванні. Праворуч — так зване «кульове скупчення»
(Bullet Cluster), що інтерпретують як результат зіткнення двох скупчень. Гарячий газ у результаті зіткнення зали-
шився в центральній області, тоді як галактичні компоненти скупчень пролетіли одні крізь одних на зразок куль
32 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 11
З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ
тяжні дуги з круговою схемою розташування
навколо центру скупчення. Їх також можна по-
мітити на фоні галактичного скупчення, зобра-
женого на рисунку ліворуч. Теорія гравітацій-
ного лінзування дозволяє отримати розподіл
повної маси галактичного скупчення на основі
цього ефекту. Висновок цілком узгоджується
з результатами попередніх методів: галактич-
не скупчення містить велику кількість темної
матерії.
Усі описані вище методи визначення маси
галактичного скупчення спрацювали для ди-
вовижного об’єкта — так званого кульово-
го скупчення (Bullet Cluster), наведеного на
рисунку праворуч. Спостережений у 2006 р.
великою групою астрономів, він отримав ін-
терпретацію як результат майже лобового зі-
ткнення двох галактичних скупчень на вели-
кій відносній швидкості. Галактичні компо-
ненти обох скупчень пройшли одні крізь од-
них на зразок куль, тоді як газові компоненти
завдяки взаємодії залишилися ближче до міс-
ця зіткнення. Маса газової компоненти більша
за масу видимих галактик, однак гравітаційне
лінзування цієї системи показує, що її сукупна
маса зосереджена в просторовій області галак-
тичних компонент. Це означає, що темна ма-
терія обох скупчень також пройшла одна крізь
одну практично без зіткнень і продовжує рух
разом із галактиками [2].
Інше важливе свідоцтво наявності темної
матерії надійшло з результатів аналізу кривих
обертання спіральних галактик, тобто залеж-
ності швидкості обертання від відстані до га-
лактичного центру. Ще в 1932 р. голландський
астроном Ян Оорт (Jan Hendrik Oort), аналі-
зуючи рух сусідніх зір, дійшов висновку, що в
локальній галактичній площині має існувати
більша кількість маси, ніж та, що спостеріга-
ється у вигляді яскравих зір [3]. Однак лише
з появою і розвитком радіоастрономії швидко-
сті обертання галактик вдалося вимірювати на
великих відстанях від їхнього центру завдяки
спостереженням доплерівського зсуву спек-
тральної лінії нейтрального водню з довжиною
хвилі 21 см. Уже перші спостереження, зробле-
ні у 1950-ті роки, показали істотне відхилення
кривих обертання від передбачень закону Нью-
тона, що можна було пояснити наявністю зна-
чної кількості темної матерії навколо галактик.
При цьому маса темної матерії всередині сфе-
ри, центрованої навколо галактики, повинна
була зростати прямо пропорційно радіусу цієї
сфери. Наявність такого «гало» темної матерії
навколо спіральних галактик одночасно ви-
рішувала проблему стійкості їх обертального
руху. У 1970—1980-ті роки численні спостере-
ження кривих обертання спіральних галактик
у радіодіапазоні цілком підтвердили ці висно-
вки.
Переконливі свідчення та найточніші дані
про загальну кількість темної матерії у Всесві-
ті отримано в космології передусім зі спосте-
режень анізотропії температури та поляризації
мікрохвильового фонового випромінювання —
реліктового випромінювання, що залишилося
від «гарячої» стадії існування Всесвіту. Перші
позитивні дані таких спостережень було одер-
жано у 1990-х роках за допомогою косміч-
ної обсерваторії Cosmic Background Explorer
(COBE), а потім, у XXI ст., вдосконалено кос-
мічними місіями Wilkinson Microwave Anisot-
ropy Probe (WMAP) та Planck. Паралельно
анізотропію температури та поляризацію ре-
ліктового випромінювання досліджували у
численних наземних обсерваторіях та атмо-
сферних експериментах на повітряних кулях.
У 1998 р. було опубліковано результати най-
більш точного визначення історії розширення
Всесвіту за спостереженнями далеких надно-
вих типу Ia; вони вперше надійно виявили іс-
нування темної енергії, або ненульової космо-
логічної сталої. Усі ці спостереження разом із
детальними визначеннями великомасштабної
структури Всесвіту і привели до появи стан-
дартної космологічної моделі — з космологіч-
ною сталою і темною матерією як необхідними
складовими. Параметри цієї космологічної мо-
делі зараз визначаються з високою точністю,
що дає привід говорити про настання ери пре-
цизійної космології.
Реліктове випромінювання містить дуже
важливу інформацію про стан Всесвіту в епо-
ху рекомбінації водню, коли температура кос-
ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 11 33
З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ
мічного газу становила близько 3000 К, а вік
Всесвіту — близько 400 тис. років. Це найвід-
даленіші у просторі й часі події, які можна спо-
стерігати за допомогою світла. Спостереження
реліктового випромінювання свідчать про ви-
соку однорідність та ізотропію Всесвіту в цю
епоху: просторові неоднорідності густини пер-
вісного водню ρ у той час становили відносну
величину на рівні δρ/ρ ~ 10–5. У космологічній
моделі, заснованій на загальній теорії віднос-
ності, неоднорідності густини зростають з ча-
сом за законом δρ/ρ ~ t2/3. У разі відсутності ін-
шої матерії у Всесвіті, в нинішню епоху, коли
вік Всесвіту становить уже близько 14 млрд
років, ми мали б δρ/ρ ~ 10–2. Такі малі зна-
чення просторової неоднорідності абсолютно
несумісні з існуванням багатої великомасш-
табної структури, яку ми спостерігаємо у ви-
гляді галактик і галактичних скупчень. Вихід
із цього становища полягає у припущенні про
існування темної матерії, яка не взаємодіє зі
світлом і зі звичайною матерією інакше, ніж
за допомогою гравітації, і неоднорідності гус-
тини якої в епоху рекомбінації значно вищі
за неоднорідності густини звичайної матерії.
Космологічні міркування є не лише одним із
найбільш сильних свідоцтв на користь існу-
вання темної матерії, а й свідченням того, що
вона є матерією небаріонної природи (тобто
не складається з нейтронів і протонів). Це та-
кож цілком узгоджується з теорією космоло-
гічного нуклеосинтезу (синтезу ядер гелію та
легких елементів), яка, разом з результатами
визначення хімічного складу первісного кос-
мічного газу за даними спостережень, об ме-
жує кількість баріонів (нейтронів і протонів)
у Всесвіті.
Наведені вище якісні міркування підтвер-
джуються ретельними обчисленнями в рамках
стандартної космологічної моделі і порівнян-
ням її передбачень зі спостережуваними дани-
ми. Якщо підсумувати все вищесказане, вини-
кає така картина: близько 5/6 маси у Всесвіті
припадає на субстанцію невідомої природи —
темну матерію. Вона виявляє себе лише за гра-
вітаційним впливом на видиму матерію і на
світло, утворюючи масивні гало, в які занурені
галактики і галактичні скупчення. Історію від-
криттів, що привели до появи цієї концепції,
детальніше викладено у книзі [4].
Якщо прийняти описану вище модель Все-
світу, виникає питання про можливу природу
темної матерії. Розглянемо його в наступному
розділі.
Природа темної матерії
Найпростіша і найпоширеніша гіпотеза, яка
пояснює ефект темної матерії, припускає, що
Всесвіт заповнений масивними частинками
реліктового походження, які й складають тем-
ну матерію. Серед реліктів гарячого раннього
Всесвіту ми вже згадували мікрохвильове фо-
нове випромінювання (фотони), яке теоретич-
но було передбачене нашим співвітчизником
Георгієм Гамовим ще в 1948 р., а відкрите у
1965 р. Реліктове випромінювання має тепло-
вий рівноважний спектр, температура якого на
сьогодні становить приблизно 2,7 К. Це озна-
чає, що в 1 см3 міститься близько 410 релікто-
вих фотонів з характерними довжинами хвиль
близько 2 мм.
Іншими реліктовими частинками, передба-
ченими стандартною космологічною модел-
лю, є нейтрино. Вони відокремлюються від
первісної плазми набагато раніше за фотони
і на сьогодні мають характерну температуру
близько 2 К. Нині нам відомо три типи ней-
трино: електронне, мюонне і тау-нейтрино.
В середньому у Всесвіті в 1 см3 налічується
приблизно 110 нейтрино і антинейтрино кож-
ного типу. Реліктові нейтрино ще не виявлено
експериментально; це дуже складно зробити
через їх надзвичайно низьку енергію. Проте в
їх існуванні немає жодних сумнівів, зважаючи
на успіхи стандартної моделі гарячого Всесві-
ту. Нейтрино — нейтральні стабільні частинки,
що беруть участь лише в слабкій та гравітацій-
ній взаємодіях. Маса цих частинок настільки
мала, що навіть на сьогодні прямі обмеження
на її величину є лише зверху. Втім, наприкінці
1990-х років було відкрито явище нейтринних
осциляцій — перетворень нейтрино з одного
типу на інший у процесі їх розповсюдження
34 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 11
З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ
у просторі 1. Це означає, що принаймні два з
трьох типів нейтрино повинні мати ненульову
масу. У такому разі нейтрино можуть станови-
ти частину невидимої матерії Всесвіту. Про-
те, з огляду на малу масу нейтрино, ця частка
дуже мала — за сучасними оцінками, вона ста-
новить не більш як 2 % від повної прихованої
маси. Отже, для реалізації гіпотези реліктових
частинок темної матерії необхідно шукати ін-
шого кандидата. Серед відомих нам частинок
так званої стандартної моделі електрослабкої
взаємодії такого кандидата немає. Це означає,
що стандартна модель елементарних частинок
потребує свого розширення.
Елементарні ферміони — частинки спіну
1/2, які входять до стандартної моделі і з яких
складається вся спостережувана матерія, — це
шість кварків (беруть участь у всіх фундамен-
тальних взаємодіях) і шість лептонів (не бе-
руть участі у сильних взаємодіях). Три з шести
лептонів електрично заряджені — електрон,
мюон і тау-лептон, а три інші — електрично
нейтральні нейтрино, які ми вже згадували.
Ці частинки взаємодіють між собою за допо-
могою векторних бозонів, як безмасових (глю-
они і фотон), так і масивних (W- і Z-бозони).
Виняткова роль належить скалярному бозону
Хіггса, нещодавно відкритому на Великому
адронному колайдері в ЦЕРНі.
Особливість ферміонного складу стандарт-
ної моделі полягає в тому, що нейтрино при-
сутні в ній лише половиною станів порівняно
з іншими частинками. Дещо спрощуючи кар-
тину, можна сказати, що у звичайних реакціях
нейтрино народжуються лише зі спіном, на-
прямленим протилежно їх імпульсу (ліва поля-
ризація), а антинейтрино — зі спіном, напрям-
леним уздовж імпульсу (права поляризація).
Праві нейтрино і ліві антинейтрино в природі
досі не спостерігалися. Проте це не означає,
що таких станів нейтрино зовсім немає — про-
сто ймовірність їх народження у слабкій вза-
1 Під час написання цієї статті, 5 жовтня 2015 р., за від-
криття нейтринних осциляцій було присуджено Но-
белівську премію японцю Такаакі Кадзіта (Takaaki
Kajita) і канадцю Артуру Макдональду (Arthur Bruce
McDonald) [5].
ємодії може бути дуже малою (слабка взаємо-
дія порушує дзеркальну симетрію у природі).
Відкриття явища нейтринних осциляцій, про
яке згадувалося вище, свідчить про наявність
у нейтрино маси і означає, що праві нейтрино
(і, відповідно, ліві антинейтрино) також мають
існувати в природі. Розширення стандартної
моделі елементарних частинок за допомогою
правих нейтрино є одним із найпростіших і
найприродніших її узагальнень. Виявляється,
що на цьому шляху можна отримати канди-
дата на частинку темної матерії. Дійсно, най-
більш загальна структура мас для нейтрино,
що включає маси як діраківського, так і ма-
йоранівського типу, приводить до існування
трьох легких нейтрино, які можуть бути асоці-
йовані з нейтрино, що ми спостерігаємо в екс-
перименті, і трьох важких нейтрино. Найлегше
з останніх, так званих стерильних, нейтрино і
може відігравати роль частинки темної матерії
[6]. Цікаво, що цю модель можна використати
також для пояснення баріонної асиметрії Все-
світу, тобто того факту, що спостережувана
частина Всесвіту не містить скільки-небудь
значної кількості антиречовини.
Крім описаного найпростішого узагальнен-
ня стандартної моделі елементарних частинок,
є багато інших її розширень, які вирішують ті
чи інші проблеми власне фізики елементарних
частинок і квантової теорії поля. Як правило,
такі розширення містять і кандидата на роль
частинки темної матерії. Можна навіть сказа-
ти, що наявність такого кандидата є одним із
критеріїв вірогідності того чи іншого варіан-
та розширення. Серед таких моделей можна
відзначити, передусім, суперсиметричні роз-
ширення 2. Суперсиметрія використовується
для вирішення проблеми «природності», або
«ієрархії» масових параметрів фізики елемен-
тарних частинок, а також проблем, пов’язаних
з теорією об’єднання взаємодій. З-поміж так
званих суперпартнерів відомих нам елемен-
тарних частинок існує принаймні одна ста-
2 До речі, одними з відкривачів суперсиметрії на по-
чатку 1970-х років були харківські фізики Дмитро
Волков і Володимир Акулов.
ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 11 35
З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ
більна частинка, яка може виступати кандида-
том на роль частинки темної матерії. Кандида-
том іншої природи є гіпотетична нейтральна
частинка аксіон, яку було запропоновано для
вирішення проблеми відсутності порушення
симетрії комбінованої парності у сильних вза-
ємодіях. Цілий клас гіпотетичних частинок
темної матерії об’єднується під назвою сла-
бовзаємодіючих масивних частинок (Weakly
Interacting Massive Particles — WIMP). Осо-
бливість цього класу кандидатів полягає в
тому, що вони є тепловими реліктами раннього
Всесвіту з перерізом анігіляції, характерним
для слабкої взаємодії. Кандидати на роль час-
тинок темної матерії виникають у моделях з
додатковими вимірами простору, а також у
багатьох інших моделях фізики частинок. За
відсутності прямих сигналів від темної матерії
неможливо зробити однозначний вибір на ко-
ристь однієї з цих численних можливостей; це
справа поточних і майбутніх експериментів та
спостережень [7].
Особливий тип темної матерії — так зва-
ні масивні компактні об’єкти гало (Massive
Compact Halo Objects — MACHO), тобто
космічні тіла великої маси, такі як коричневі
карлики, планети або чорні діри. Інтенсивний
пошук таких об’єктів проводять за допомогою
ефекту гравітаційного мікролінзування, тоб-
то зміни яскравості фонової зорі або квазара,
якщо спрямований на неї промінь зору перети-
нається таким масивним об’єктом. Результати
пошуку не виявили об’єктів такого типу у кіль-
кості, достатній для пояснення явища темної
матерії [7].
Пошуки темної матерії
Перед дослідниками темної матерії стоять два
безпосередніх завдання. По-перше, потрібно
створити якомога детальнішу картину роз-
поділу темної матерії у Всесвіті. Це, зокрема,
дозволить пролити світло на характер хаотич-
ного («теплового») руху частинок темної мате-
рії — більш повільний рух частинок темної ма-
терії відносить її до класу «холодної», а більш
швидкий — до класу «теплої» темної матерії.
По-друге, потрібно намагатися зареєструвати
частинки темної матерії за їх негравітаційни-
ми взаємодіями.
Перше завдання, тобто встановлення роз-
поділу темної матерії, вирішується кількома
методами, описаними вище. На найбільш ран-
ніх етапах еволюції Всесвіту інформація про
розподіл темної матерії надходить від анізо-
тропії температури і поляризації реліктово-
го випромінювання. Спостереження видимої
матерії Всесвіту, і особливо її динаміки, тоб-
то поля швидкостей, за допомогою оптичних,
інфрачервоних та радіотелескопів дає інфор-
мацію про розподіл і динаміку темної матерії
на різних просторових масштабах і в різних
об’єктах (галактиках, скупченнях галактик
тощо). Рентгенівські спостереження гарячого
газу в скупченнях галактик з використанням
умови газодинамічної рівноваги дають змогу
визначити профілі гравітаційного потенціа-
лу, а отже, і профілі розподілу темної матерії
в скупченнях. Метод гравітаційного лінзуван-
ня, як сильного, так і слабкого, також дозволяє
отримувати профілі розподілу маси галактич-
них скупчень. Криві обертання спіральних
галактик та профілі розподілу швидкостей в
еліптичних галактиках дають змогу одержати
відповідні профілі гравітаційного поля, а отже,
і темної матерії. Картину розподілу темної ма-
терії, отриману за даними спостережень, порів-
нюють з результатами чисельних моделювань
процесів утворення відповідних структур. На
цьому шляху одержують важливу інформацію
про первісний просторовий розподіл темної
матерії та характер теплового руху її складових
частинок (більш повільний чи більш швидкий).
Усе це має безпосереднє значення для теорії
утворення галактик, галактичних скупчень та
великомасштабної структури Всесвіту.
Друге завдання, тобто реєстрацію частинок
темної матерії за їх негравітаційними проява-
ми, проводять методами прямого та непрямо-
го пошуку [7]. Прямий пошук ґрунтується на
можливому розсіянні частинок темної матерії,
що утворюють гало нашої галактики, на час-
тинках звичайної речовини. З метою ізоляції
від стороннього фону відповідні експерименти
36 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 11
З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ
зазвичай проводять у підземних лабораторіях,
найвідоміші з яких — Гран Сассо (Gran Sasso)
в Італії, Сенфорд (Sanford) у Південній Дакоті,
Судан (Soudan) у Міннесоті. Пошук відбува-
ється за допомогою сигналів трьох типів: утво-
рення фононів у кріогенних калориметрах,
сцинтиляції (фотони) та іонізації (електро-
ни). На сьогодні серед більш ніж двох десятків
експериментів такого типу лише три вияви-
ли свідоцтва про темну матерію: експеримент
DAMA/LIBRA у Гран Сассо, експеримент
CoGeNT у Судані та експеримент CDMS-II
у лабораторії SNOLAB у Канаді [7]. Проте ці
результати суперечать іншим експериментам,
які не спостерігають частинки темної матерії і
дають лише верхні обмеження на їх параметри,
що не дозволяє стверджувати про реєстрацію
частинок темної матерії в експериментах цього
типу.
Ще один метод прямого пошуку частинок
темної матерії полягає в їх народженні при
зіткненнях відомих нам частинок на колайде-
рах, таких як Великий адронний колайдер у
ЦЕРНі. Поки що у жодному з таких експери-
ментів не спостережено суттєвих відхилень від
передбачень стандартної моделі елементарних
частинок, зокрема, не видно наявності нових
частинок.
Непрямий пошук темної матерії оснований
на можливості анігіляції та розпаду частинок
темної матерії в гало галактик і галактичних
скупчень. При цьому енергія вторинних части-
нок — результатів розпаду та анігіляції — може
досягати маси частинок темної матерії, яка
варіюється в межах від кількох кілоелектрон-
вольт до сотень гігаелектрон-вольт. Утворені
в процесі анігіляції частинок темної матерії
електрони і позитрони можуть у свою чер-
гу анігілювати з утворенням фотонної лінії
511 кеВ або породжувати синхротронне ви-
промінювання у магнітних полях, яке можна
спостерігати у радіодіапазоні. Тому для непря-
мого пошуку темної матерії використовують
детектори космічних променів і γ-променів, а
також радіо- та нейтринні телескопи.
Інтенсивність розпаду темної матерії прямо
пропорційна її густині, а інтенсивність анігіля-
ції прямо пропорційна квадрату густини. Тому
непрямі методи пошуку чутливіші до просто-
рового розподілу темної матерії в гало косміч-
них об’єктів і можуть використовувати ці за-
лежності для більш певного пошуку корисного
сигналу.
Один нещодавно отриманий результат не-
прямого пошуку темної матерії привертає до
себе особливу увагу. Аналіз спектрів рентге-
нівського випромінювання з боку галактики
Андромеди та галактичного скупчення в сузір’ї
Персея [8] і аналіз сукупного випромінювання
від ряду галактичних скупчень [9] незалежно
один від одного виявили наявність лінії випро-
мінювання на енергії близько 3,5 кеВ, що не
очікувалася як лінія випромінювання гарячої
астрофізичної плазми. Ця лінія випромінюван-
ня може бути інтерпретована як лінія розпаду
стерильного нейтрино з масою близько 7 кеВ.
На час написання цієї статті походження за-
значеної лінії є предметом дебатів і ретельних
перевірок [10, 11].
Незрозуміле збільшення частки позитронів
порівняно з електронами в космічних променях
зі зростанням їх енергії також розглядають як
один із можливих проявів розпаду темної ма-
терії [7]. Для ретельної перевірки гіпотез тако-
го роду можуть використовуватися як космічні
гамма-обсерваторії й детектори, так і наземні
детектори γ-променів, такі як Високоенерге-
тична стереоскопічна система (High Energy
Stereoscopic System — H.E.S.S.) черенковських
телескопів та її наступник — Масив черенков-
ських телескопів (Cherenkov Telescope Array —
CTA), що вже споруджується [12]. При цьому
результати прямих і непрямих методів пошуку
темної матерії можуть бути скомбіновані для
встановлення спільних обмежень на параме-
три частинок темної матерії.
Темна матерія
чи модифікована гравітація?
Як зазначалося вище, висновок про наявність
темної матерії повністю спирається на при-
пущення про справедливість теорії гравітації
Ейнштейна на всіх просторових масштабах.
ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 11 37
З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ
Однак це припущення недоступне для прямої
експериментальної перевірки, адже в астро-
фізиці і космології йдеться про гігантські від-
стані. Виникає цілком слушне запитання: чи
не може ефект «темної матерії» бути проявом
модифікованої гравітації?
Одним із піонерів цього напряму був ізра-
їльський фізик Мордехай Мільгром (Mordehai
Milgrom), який у 1983 р. запропонував тео-
рію модифікованої ньютонівської динаміки
(Modified Newtonian Dynamics — MOND) для
пояснення явищ прихованої маси в галактиках
[13]. Зроблене ним важливе спостереження
полягало в тому, що необхідність у прихованій
масі виникає для динамічних систем, у яких
прискорення гравітуючих елементів (таких як
зорі у галактиці) досягає вкрай малої величи-
ни — a0 ≈ 2 ·10–8 см/с2. Якщо припустити, що
для менших значень прискорення гравітаційна
сила стає пропорційною не самому прискорен-
ню (згідно із законом Ньютона), а його квадра-
ту, то криві обертання галактик можливо пояс-
нити без гіпотези темної матерії. Більше того,
ця теорія передбачила деякі закономірності,
які поки що не вдається пояснити в рамках
парадигми темної матерії. Серед таких законо-
мірностей — баріонне співвідношення Таллі—
Фішера Mb = Av4, де Mb — маса звичайної (ба-
ріонної) речовини в галактиці, v — гранична
швидкість її кривої обертання, а A — деяка ста-
ла. Успіх пояснення динаміки різноманітних
галактик із залученням однієї універсальної
сталої привертає увагу до цієї теорії. Проте,
пояснюючи динамічні властивості галактик
на основі модифікованої гравітації без гіпоте-
зи темної матерії, ця теорія не змогла так само
пояснити динамічні властивості галактичних
скупчень. Іншою проблемою теорії є її нере-
лятивістський характер. Спроби узагальнити
теорію до релятивістської моделі і обійтися
без залучення темної матерії поки що не мають
помітного успіху.
Отже, теорії модифікованої гравітації на сьо-
годні здатні пояснити в кращому випадку лише
обмежене коло явищ, пов’язаних з темною ма-
терією [14—16], і гіпотеза про існування темної
матерії у вигляді реліктових частинок домінує
в науковому світі. Втім, зроблені прихильни-
ками теорії модифікованої гравітації спостере-
ження, зокрема встановлення «універсальної»
сталої прискорення a0 в динаміці галактик, є
дуже важливими і для гіпотези темної матерії і
ще чекають свого пояснення.
Дослідження в Україні
Українські вчені беруть активну участь у до-
слідженні природи темної матерії, як самостій-
но, так і у складі міжнародних колаборацій.
Один із значущих результатів, про які йшлося
вище, — відкриття лінії випромінювання на
енергії близько 3,5 кеВ, що є можливим про-
явом розпаду темної матерії, отримано за учас-
тю співробітників Інституту теоретичної фізи-
ки ім. М.М. Боголюбова НАН України [8—11].
Теорію стерильних нейтрино досліджують в
Інституті теоретичної фізики та Київському
національному університеті імені Тараса Шев-
ченка. Встановлення просторового розподілу
темної матерії за допомогою швидкісного поля
галактик проводять в Астрономічній обсерва-
торії Київського національного університету
імені Тараса Шевченка, де також розробляють
і використовують методи гравітаційного лінзу-
вання. Ці методи розробляють і в Радіоастро-
номічному інституті НАН України. Профілі
гало темної матерії за результатами рентгенів-
ських спостережень міжгалактичного газу ви-
вчають співробітники Головної астрономічної
обсерваторії НАН України, де також здійсню-
ють комп’ютерні N-частинкові моделювання
процесів формування гало темної матерії та
галактик. Теоретичні дослідження космоло-
гічної еволюції темної матерії і темної енергії
активно проводять в Астрономічній обсерва-
торії Львівського національного університету
імені Івана Франка. В Інституті теоретичної
фізики ім. М.М. Боголюбова НАН України
розробляють також гіпотези про альтернативу
темної матерії на основі модифікованої граві-
тації, у тому числі в моделях з додатковими
просторовими вимірами. В Одеському націо-
нальному університеті ім. І.І. Мечникова до-
сліджуються кандидати на роль темної матерії,
38 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 11
З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ
що виникають у багатовимірних теоріях. У На-
ціональному науковому центрі «Харківський
фізико-технічний інститут» вивчають моделі
взаємодійних темної матерії і темної енергії.
Три українські наукові установи — Астроно-
мічні обсерваторії Київського та Львівського
національних університетів, а також Інститут
прикладних проблем механіки і математики
ім. Я.С. Підстригача НАН України — є учас-
никами згадуваного міжнародного проекту
Масив черенковських телескопів [12], одним
із завдань якого стане непрямий пошук тем-
ної матерії шляхом спостережень космічних
променів.
Протягом 2007—2012 рр. наукова діяль-
ність з дослідження властивостей і природи
темної матерії і темної енергії координувала-
ся в Україні в рамках цільових комплексних
програм наукових досліджень НАН України
«Дослідження структури та складу Всесвіту,
прихованої маси і темної енергії» (Космомі-
крофізика) та «Астрофізичні і космологічні
проблеми прихованої маси і темної енергії
Всесвіту» (Космомікрофізика-2). Результати
українських науковців висвітлено в тритомній
монографії [17—19].
Висновки
Явище прихованої маси надійно встановлено
за сукупністю даних астрофізичних і космоло-
гічних спостережень і є однією з найбільших
загадок сучасної фізики. За найвірогіднішою
гіпотезою, воно пов’язане з наявністю у Все-
світі невидимої і прозорої субстанції — тем-
ної матерії, що проявляється лише завдяки її
гравітаційній дії. Жодна з відомих на сьогодні
елементарних частинок не може бути залучена
для пояснення спостережуваних властивостей
темної матерії, що вказує на необхідність роз-
ширення стандартної моделі фізики елемен-
тарних частинок. Менш імовірна, але не ви-
ключена альтернативна можливість полягає в
модифікації законів гравітаційної взаємодії на
великих просторових масштабах.
Є два принципові способи виявлення існу-
вання частинок темної матерії — за допомогою
наземних/підземних експериментів (прямий
метод) та космічних спостережень (непря-
мий метод). Прямий метод використовують у
кількох міжнародних експериментах, у яких
здійснюється пошук досі невідомих частинок,
що народжуються при зіткненнях елементів
звичайної речовини (одне з наукових завдань
Великого адронного колайдера в ЦЕРНі), або
реєстрація пружних зіткнень частинок кос-
мічної темної матерії з частинками звичайної
речовини (підземні лабораторії). Для непря-
мого пошуку темної матерії використовують
детектори космічних променів і γ-променів,
а також радіо- та нейтринні телескопи, за до-
помогою яких здійснюють пошук продуктів
розпаду та анігіляції частинок темної матерії
в космосі.
Рік тому науковці Інституту теоретичної
фізики ім. М.М. Боголюбова НАН України у
співпраці з європейськими вченими виявили
нову лінію рентгенівського електромагнітно-
го випромінювання від галактики Андромеди
і галактичного скупчення Персея [8]. Одно-
часно наявність такої лінії було незалежно під-
тверджено в ряді галактичних скупчень іно-
земною групою дослідників [9]. Знайдена на
енергії близько 3,5 кеВ лінія випромінювання
може інтерпретуватися як кандидат на сигнал
від розпаду темної матерії. Вірогідними кан-
дидатами у такі частинки є стерильні нейтри-
но. Українські вчені та іноземні наукові групи
проводять додаткові дослідження з метою під-
твердження наявності цієї лінії в астрофізич-
них об’єктах з великим вмістом темної матерії
та уточнення її фізичного походження [10, 11].
Результати цих досліджень очікуються вже
найближчим часом.
Незважаючи на досягнуті за останні роки
науковцями всього світу значні успіхи у ви-
вченні властивостей темної матерії, проблема
її фізичної природи далека від свого вирішен-
ня, і на цьому шляху нас можуть чекати нові
несподівані відкриття.
ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 11 39
З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ
REFERENCES
1. Zwicky F. Der Rotverschiebung von extragalaktischen Nebeln. Act. Helv. Phys. 1933. 6: 110.
2. Clowe D., Bradač M., Gonzalez A.H., Markevitch M., Randall S.W., Jones C., Zaritsky D. A direct empirical proof of
the existence of dark matter. Astrophys. J. 2006. 648(2): L109.
3. Oort J.H. The force exerted by the stellar system in the direction perpendicular to the galactic plane and some related
problems. Bull. Astron. Inst. Neth. 1932. 6: 289.
4. Sanders R.H. The Dark Matter Problem: A Historical Perspective. (Cambridge: Cambridge University Press, 2010).
5. http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2015/press.html.
6. Abazajian K.N. et al. Light sterile neutrinos: a white paper. arXiv:1204.5379 [hep-ph].
7. Klasen M., Pohl M., Sigl G. Indirect and direct search for dark matter. Prog. Part. Nucl. Phys. 2015. 85: 1.
8. Boyarsky A., Ruchayskiy O., Iakubovskyi D., Franse J. Unidentified line in X-ray spectra of the Andromeda galaxy
and Perseus galaxy cluster. Phys. Rev. Lett. 2014. 113(25): 251301.
9. Bulbul E., Markevitch M., Foster A., Smith R.K., Loewenstein M., Randall S.W. Detection of an unidentified emis-
sion line in the stacked X-ray spectrum of galaxy clusters. Astrophys. J. 2014. 789(1): 13.
10. Iakubovskyi D., Bulbul E., Foster A.R., Savchenko D., Sadova V. Testing the origin of ~3.55 keV line in individual
galaxy clusters observed with XMM-Newton. arXiv:1508.05186 [astro-ph.HE].
11. Iakubovskyi D. Observation of the new line at ~3.55 keV in X-ray spectra of galaxies and galaxy clusters.
arXiv:1510.00358 [astro-ph.HE].
12. https://portal.cta-observatory.org/Pages/Home.aspx.
13. Milgrom M. A modification of Newtonian dynamics as a possible alternative to the hidden matter hypothesis. Astro-
phys. J. 1983. 270: 365.
14. Pal S., Bharadwaj S., Kar S. Can extra dimensional effects replace dark matter? Phys. Lett. B. 2005. 609(3—4): 194.
15. Viznyuk A., Shtanov Yu. Spherically symmetric problem on the brane and galactic rotation curves. Phys. Rev. D.
2007. 76(6): 064009.
16. Krasnov K., Shtanov Yu. Halos of modified gravity. Int. J. Mod. Phys. D. 2009. 17(13—14): 2555.
17. Novosyadlyj B., Pelykh V., Shtanov Yu., Zhuk A. Dark Energy and Dark Matter in the Universe. Vol. 1. Dark Energy:
Observational Evidence and Theoretical Models. (Kyiv: Akademperiodyka, 2013).
18. Shulga V.M., Zhdanov V.I., Alexandrov A.N., Berczik P.P., Pavlenko E.P., Pavlenko Ya.V., Pilyugin L.S., Tsvetko-
va V.S. Dark Energy and Dark Matter in the Universe. Vol. 2. Dark Matter: Astrophysical Aspects of the Problem.
(Kyiv: Akademperiodyka, 2014).
19. Vavilova I.B., Bolotin Yu.L., Boyarsky A.M., Danevich F.A., Kobychev V.V., Tretyak V.I., Babyk Iu.V., Iakubovskyi D.A.,
Hnatyk B.I., Sergeev S.G. Dark Energy and Dark Matter in the Universe. Vol. 3. Dark Matter: Observational Manifes-
tation and Experimental Searches. (Kyiv: Akademperiodyka, 2015).
Ю.В. Штанов
Институт теоретической физики им. Н.Н. Боголюбова НАН Украины (Киев)
ТЕМНАЯ МАТЕРИЯ ВО ВСЕЛЕННОЙ: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ
По материалам научного доклада на заседании Президиума НАН Украины 23 сентября 2015 года
Совокупность данных астрофизических наблюдений указывает на наличие во Вселенной особой субстанции,
проявляющей себя только своей гравитацией. Эта невидимая и прозрачная субстанция получила название тем-
ной материи. Современная теория эволюции Вселенной согласуется с данными наблюдений только при условии,
что темная материя состоит из частиц доселе неизвестной природы. Исследование свойств и выяснение природы
темной материи является одной из самых актуальных задач фундаментальной физики, астрофизики и космоло-
гии. В этом докладе мы расскажем, как ученые, в том числе и в Украине, исследуют свойства темной материи,
которые могли бы пролить свет на природу этого явления.
Ключевые слова: темная материя, темная энергия, астрофизика, космология, физика элементарных частиц, тео-
рия гравитации.
40 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2015, № 11
З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ
Yu.V. Shtanov
Bogolyubov Institute for Theoretical Physics of National Academy of Sciences of Ukraine (Kyiv)
DARK MATTER IN THE UNIVERSE: CURRENT STATUS AND PROBLEMS
According to the materials of scientific report at the meeting of the Presidium of NAS of Ukraine September 23, 2015
The totality of the data of astrophysical observations indicate the presence of a peculiar substance in the universe that
manifests itself only by its gravity. This invisible and transparent substance is called dark matter. The modern theory of
evolution of the universe is consistent with the observational data only provided the dark matter consists of particles of
hitherto unknown nature. Study of the properties and elucidation of the nature of dark matter is one of the most important
problems of fundamental physics, astrophysics and cosmology. In this report, we describe how scientists, including those
in Ukraine, explore the properties of dark matter that might shed light on the nature of this phenomenon.
Keywords: dark matter, dark energy, astrophysics, cosmology, particle physics, theory of gravity.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-90623 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0372-6436 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:33:33Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Штанов, Ю.В. 2015-12-29T11:20:29Z 2015-12-29T11:20:29Z 2015 Темна матерія у Всесвіті: сучасний стан і проблеми (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 23 вересня 2015 р.) / Ю.В. Штанов // Вісник Національної академії наук України. — 2015. — № 11. — С. 29-40. — Бібліогр.: 19 назв. — укр. 0372-6436 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/90623 Сукупність даних астрофізичних спостережень вказує на наявність у
 Всесвіті особливої субстанції, що проявляє себе лише своєю гравітацією.
 Ця невидима і прозора субстанція дістала назву темної матерії. Сучасна
 теорія еволюції Всесвіту узгоджується з даними спостережень лише за
 умови, що темна матерія складається з частинок досі невідомої природи.
 Дослідження властивостей і з’ясування природи темної матерії є одним із
 найактуальніших завдань фундаментальної фізики, астрофізики і космології. У цій доповіді ми розповімо, як науковці, у тому числі й в Україні, досліджують властивості темної матерії, які можуть пролити світло на природу цього явища. Совокупность данных астрофизических наблюдений указывает на наличие во Вселенной особой субстанции,
 проявляющей себя только своей гравитацией. Эта невидимая и прозрачная субстанция получила название темной материи. Современная теория эволюции Вселенной согласуется с данными наблюдений только при условии, что темная материя состоит из частиц доселе неизвестной природы. Исследование свойств и выяснение природы темной материи является одной из самых актуальных задач фундаментальной физики, астрофизики и космологии. В этом докладе мы расскажем, как ученые, в том числе и в Украине, исследуют свойства темной материи, которые могли бы пролить свет на природу этого явления. The totality of the data of astrophysical observations indicate the presence of a peculiar substance in the universe that
 manifests itself only by its gravity. This invisible and transparent substance is called dark matter. The modern theory of
 evolution of the universe is consistent with the observational data only provided the dark matter consists of particles of
 hitherto unknown nature. Study of the properties and elucidation of the nature of dark matter is one of the most important
 problems of fundamental physics, astrophysics and cosmology. In this report, we describe how scientists, including those
 in Ukraine, explore the properties of dark matter that might shed light on the nature of this phenomenon. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Вісник НАН України З кафедри Президії НАН України Темна матерія у Всесвіті: сучасний стан і проблеми (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 23 вересня 2015 р.) Темная материя во Вселенной: современное состояние и проблемы (по материалам научного доклада на заседании Президиума НАН Украины 23 сентября 2015 года) Dark matter in the Universe: current status and problems (according to the materials of scientific report at the meeting of the Presidium of NAS of Ukraine September 23, 2015) Article published earlier |
| spellingShingle | Темна матерія у Всесвіті: сучасний стан і проблеми (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 23 вересня 2015 р.) Штанов, Ю.В. З кафедри Президії НАН України |
| title | Темна матерія у Всесвіті: сучасний стан і проблеми (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 23 вересня 2015 р.) |
| title_alt | Темная материя во Вселенной: современное состояние и проблемы (по материалам научного доклада на заседании Президиума НАН Украины 23 сентября 2015 года) Dark matter in the Universe: current status and problems (according to the materials of scientific report at the meeting of the Presidium of NAS of Ukraine September 23, 2015) |
| title_full | Темна матерія у Всесвіті: сучасний стан і проблеми (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 23 вересня 2015 р.) |
| title_fullStr | Темна матерія у Всесвіті: сучасний стан і проблеми (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 23 вересня 2015 р.) |
| title_full_unstemmed | Темна матерія у Всесвіті: сучасний стан і проблеми (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 23 вересня 2015 р.) |
| title_short | Темна матерія у Всесвіті: сучасний стан і проблеми (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 23 вересня 2015 р.) |
| title_sort | темна матерія у всесвіті: сучасний стан і проблеми (за матеріалами наукової доповіді на засіданні президії нан україни 23 вересня 2015 р.) |
| topic | З кафедри Президії НАН України |
| topic_facet | З кафедри Президії НАН України |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/90623 |
| work_keys_str_mv | AT štanovûv temnamateríâuvsesvítísučasniistaníproblemizamateríalaminaukovoídopovídínazasídanníprezidíínanukraíni23veresnâ2015r AT štanovûv temnaâmateriâvovselennoisovremennoesostoânieiproblemypomaterialamnaučnogodokladanazasedaniiprezidiumananukrainy23sentâbrâ2015goda AT štanovûv darkmatterintheuniversecurrentstatusandproblemsaccordingtothematerialsofscientificreportatthemeetingofthepresidiumofnasofukraineseptember232015 |