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

NASA ищет способ защитить астронавтов на Луне от опасных электрических разрядов

NASA ищет способ защитить астронавтов на Луне от опасных электрических разрядов

NASA объявило о начале ядерной эры: реакторы отправят к Марсу и установят на Луне

NASA объявило о начале ядерной эры: реакторы отправят к Марсу и установят на Луне

Телескоп James Webb впервые проследил за изменением водяных облаков за пределами Солнечной системы

Телескоп James Webb впервые проследил за изменением водяных облаков за пределами Солнечной системы

Водяные облака обнаружили впервые за пределами Солнечной системы

Водяные облака обнаружили впервые за пределами Солнечной системы

Астрономы не нашли планеты-гиганты у двух соседних звёзд, но надежда обнаружить обитаемые миры осталась

Астрономы не нашли планеты-гиганты у двух соседних звёзд, но надежда обнаружить обитаемые миры осталась

Учёные создали микроб для Марса, который может помочь в строительстве поселений

Учёные создали микроб для Марса, который может помочь в строительстве поселений

NASA исследует загадочную лунную яму в поисках подземной пещеры

NASA исследует загадочную лунную яму в поисках подземной пещеры

NASA показало марсианский рассвет: Curiosity снял горные хребты на склонах горы Шарп

NASA показало марсианский рассвет: Curiosity снял горные хребты на склонах горы Шарп

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Оптические иллюзии Парфенона оказались мифом

Оптические иллюзии Парфенона оказались мифом

Хватит ли воды для городов на Луне: ученые подсчитали пределы лунной колонизации

Хватит ли воды для городов на Луне: ученые подсчитали пределы лунной колонизации

Физики МГУ сократили потери света в оптических процессорах

Физики МГУ сократили потери света в оптических процессорах

Квантовая нанофотоника повысила чувствительность биомедицинских микрочипов

Квантовая нанофотоника повысила чувствительность биомедицинских микрочипов

ИИ научили восстанавливать ветхие архивы и старые газеты

ИИ научили восстанавливать ветхие архивы и старые газеты

В ТГУ создали «ферментный конструктор» для программирования вкуса еды

В ТГУ создали «ферментный конструктор» для программирования вкуса еды