Ученые сформулировали новую модель темной материи — HYPER

Новый кандидат на роль темной материи является остатками фазового перехода в ранней Вселенной, который изменил силу взаимодействия темной и нормальной материи. Потенциально его проще обнаружить.

Ученые сформулировали новую модель темной материи — HYPER

Темная материя остается одной из величайших загадок современной физики. Ясно, что она должна существовать, потому что без темной материи, например, нельзя объяснить движение галактик. Но еще ни разу не удалось обнаружить темную материю экспериментально.

В настоящее время есть много предложений для новых экспериментов: Они направлены на обнаружение темной материи непосредственно через ее рассеяние на составляющих атомных ядер среды обнаружения, т.е. протонов и нейтронов. Группа исследователей из Майнцского университета имени Иоганна Гутенберга в Германии предложили нового кандидата на роль темной материи: HYPER, или "высокоинтерактивные реликвии частиц".

В модели HYPER через некоторое время после образования темной материи в ранней Вселенной резко возрастает сила ее взаимодействия с нормальной материей, что, с одной стороны, делает ее потенциально обнаружимой сегодня и в то же время может объяснить обилие темной материи.

В чем отличие?

Поскольку поиск тяжелых частиц темной материи, или так называемых WIMPS, пока не привел к успеху, исследовательское сообщество ищет альтернативные частицы темной материи, особенно более легкие. В то же время, как правило, можно ожидать фазовых переходов в темном секторе — в конце концов, в видимом секторе их несколько, говорят ученые. Но предыдущие исследования, как правило, игнорировали их.

Не было согласованной модели темной материи для диапазона масс, к которому надеются получить доступ некоторые запланированные эксперименты. Однако новая модель HYPER показывает, что фазовый переход действительно может помочь облегчить обнаружение темной материи. Проблема этой модели: если темная материя слишком сильно взаимодействует с нормальной материей, ее (точно известное) количество, образовавшееся в ранней Вселенной, будет слишком маленьким, что противоречит астрофизическим наблюдениям. Однако, если ее производить в нужном количестве, взаимодействие, наоборот, будет слишком слабым для обнаружения темной материи в современных экспериментах.

Центральная идея, которая лежит в основе модели HYPER, заключается в том, что взаимодействие резко меняется один раз. И вот как это представляют себе исследователи: в физике элементарных частиц взаимодействие обычно опосредовано конкретной частицей, так называемым посредником, — то же самое относится и к взаимодействию темной материи с нормальной материей. И образование темной материи, и ее функция обнаружения через этого посредника, причем сила взаимодействия зависит от ее массы: чем больше масса, тем слабее взаимодействие.

Медиатор должен сначала быть достаточно тяжелым, чтобы образовалось правильное количество темной материи, а затем достаточно легким, чтобы темную материю вообще можно было обнаружить. Решение: после образования темной материи произошел фазовый переход, во время которого масса медиатора резко уменьшилась.

Таким образом, с одной стороны, количество темной материи поддерживается постоянным, а с другой стороны, взаимодействие усиливается или усиливается таким образом, что темную материю можно обнаружить напрямую. Новая модель охватывает практически весь диапазон параметров планируемых экспериментов.

Читайте также

Вспышка сверхновой типа Ia поможет уточнить масштаб Вселенной

Вспышка сверхновой типа Ia поможет уточнить масштаб Вселенной

Телескоп James Webb обнаружил загадочные изменения в кольцах Харикло

Телескоп James Webb обнаружил загадочные изменения в кольцах Харикло

NASA и IBM создали ИИ для поиска льда и неизвестных объектов на Луне

NASA и IBM создали ИИ для поиска льда и неизвестных объектов на Луне

Два частных спутника сблизились на расстояние всего 200 метров на орбите

Два частных спутника сблизились на расстояние всего 200 метров на орбите

Солнце могло поглотить суперземлю в несколько раз массивнее Земли

Солнце могло поглотить суперземлю в несколько раз массивнее Земли

Открыт новый вид льда, способный объяснить тайны Нептуна и Урана

Открыт новый вид льда, способный объяснить тайны Нептуна и Урана

Ученые предложили печатать дома на Марсе из песка и дрожжей

Ученые предложили печатать дома на Марсе из песка и дрожжей

Почти 3000 взрывов звезд указали на то, что темная энергия меняется со временем

Почти 3000 взрывов звезд указали на то, что темная энергия меняется со временем

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

В России создали дешевые стеклянные чипы для производства нанолекарств

В России создали дешевые стеклянные чипы для производства нанолекарств

Сушеные овощи после обработки обрели полезные свойства свежих продуктов

Сушеные овощи после обработки обрели полезные свойства свежих продуктов

Бетон с набором прочности за 2–4 часа ускорит ремонт дорог

Бетон с набором прочности за 2–4 часа ускорит ремонт дорог

Система умного мониторинга теплосетей предскажет потенциальные аварии

Система умного мониторинга теплосетей предскажет потенциальные аварии