Ученые будут искать темную материю при помощи ДНК

Для поиска темной материи ученые предложили использовать детектор, состоящий из одноцепочечной ДНК.

Предложенный учеными детектор состоит из множества золотых пластин, с одной стороны которых находится полимерная подложка, а с другой закреплены фрагменты одноцепочечной ДНК. Тысячи молекул нуклеиновых кислот расположены на золотой пластине в виде матрицы. Их последовательности идентичны за исключением концевых фрагментов, которые позволяют однозначно идентифицировать любую из молекул на пластине.

Схема работы ДНК-детектора темной материи. Фото: Lenta.ru

Детектор должен работать следующим образом. Сначала вимп, гипотетическая частица темной материи, выбивает из золотой пластины ядро металла, которое попадает в "лес" из молекул ДНК. По пути из пластины к противоположной полимерной подложке ядро успевает разорвать ряд молекул нуклеиновой кислоты, фрагменты которых отделяются от пластины и тщательно собираются. После амплификации в ходе ПЦР последовательность поврежденных фрагментов определяют, что позволяет установить точки повреждения в молекулах и, соответственно, траекторию движения ядра золота. Таким образом можно будет установить траекторию движения ядра с точностью до нескольких нанометров, а значит, точно определить энергию частиц.

Сложность создания такого детектора заключается в том, что он требует большого количества очень длинных (около10 тысяч оснований) молекул ДНК, расположенных в строгом порядке на пластине огромного для микрочипов размера - около метра. Существующие методы синтеза ДНК позволяют создавать фрагменты нуклеиновой кислоты длиной в несколько десятков оснований на площади в несколько квадратных миллиметров. Кроме того, молекулы на пластине должны быть строго параллельны друг другу, что для одноцепочечной ДНК вообще трудно осуществить. Поэтому предлагается на каждую из молекул прикрепить магнитный шарик, позволяющий выпрямить "ДНК-лес" под действием магнитного поля.

Существование темной материи предполагается определять сравнивая результаты поиска вимпов днем и ночью - тогда, когда из-за вращения Земли детекторы будут расположены под разными углами к созвездию Лебедя. Исходя из существующих теорий темной материи и направления движения нашей галактики считается, что Земля проходит сквозь темную материю, движущуюся со стороны этого созвездия.

Темная материя - это гипотетическая форма вещества во Вселенной, ответственная за большую часть ее массы. Теория о ней возникла в ходе наблюдения за движением окраинных звезд галактик, которые не согласовывались с массой их обычного вещества. В настоящее время существует несколько проектов по поиску темной материи.