Тяжёлая тёмная материя может разрушить наши представления о Вселенной!

Согласно новому исследованию, тёмная материя не может быть слишком тяжёлой, иначе это нарушит нашу лучшую модель Вселенной.

У нас есть множество доказательств того, что во Вселенной происходит что-то странное. Звёзды вращаются вокруг галактик слишком быстро. Галактики перемещаются внутри скоплений слишком быстро. Структуры растут и развиваются слишком быстро. Если учитывать только видимую материю, то гравитации просто не хватит, чтобы объяснить все эти явления.

Подавляющее большинство космологов считают, что все эти явления можно объяснить наличием тёмной материи — гипотетической формы материи, которая является массивной, электрически нейтральной и практически не взаимодействует с обычной материей. Тёмная материя составляет большую часть массы Вселенной и значительно превосходит количество светящейся материи.

Природа тёмной материи остаётся загадкой, поскольку эксперименты, направленные на обнаружение редких столкновений, не дали никаких результатов. Но эти эксперименты были сосредоточены на определённом диапазоне масс: примерно от 10 до 1000 гигаэлектронвольт (ГэВ). (ГэВ эквивалентно 1 миллиарду электронвольт.) Это диапазон масс самых тяжёлых известных частиц, таких как W-бозон и топ-кварк. На протяжении десятилетий теоретики отдавали предпочтение этому диапазону масс, поскольку несколько простых расширений Стандартной модели физики элементарных частиц предсказывали существование таких частиц.

Поскольку мы пока ничего не нашли, мы начали задаваться вопросом, может ли тёмная материя быть легче или тяжелее, чем мы думали. Но, согласно новой статье, опубликованной в базе данных препринтов arXiv, более тяжёлая тёмная материя сталкивается с серьёзными проблемами.

Проблема в том, что тёмная материя иногда взаимодействует с обычной материей, хотя и редко. Но в ранней Вселенной, когда космос был намного горячее и плотнее, эти взаимодействия происходили гораздо чаще. Со временем, по мере расширения и остывания Вселенной, эти взаимодействия замедлились, а затем и вовсе прекратились, в результате чего тёмная материя «застыла» и осталась безмолвной.

Или же тёмная материя может быть легче, чем мы думали. Если мы решим, что тяжёлая тёмная материя не является подходящим кандидатом, то, продолжая изучать этот загадочный компонент Вселенной, мы сможем сосредоточить наши усилия на другом направлении. Уже наблюдается всплеск интереса к аксионам — сверхлёгким частицам, которые предсказываются некоторыми моделями физики элементарных частиц и могут быть подходящим кандидатом на роль тёмной материи.

Что касается экспериментов, то, если этот результат подтвердится и окажется универсальным ограничением для массы частиц тёмной материи, мы сможем усовершенствовать и перестроить наши эксперименты для поиска частиц с низкой, а не с высокой массой.

Апокалипсис в космосе: самая редкая чёрная дыра демонстрирует свою мощь

Сообщение Тяжёлая тёмная материя может разрушить наши представления о Вселенной! появились сначала на DGL.RU - Цифровой мир: новости, тесты, обзоры телефонов, планшетов, ноутбуков.