Во Вселенной что-то явно не так: звезды и галактики движутся слишком быстро, а крупные структуры растут быстрее, чем позволяют расчеты обычной материи. Ученые объясняют эти странности присутствием темной материи — загадочной субстанции, которая составляет около 85% всей массы Вселенной. Она невидима, не излучает свет, но оказывает огромное влияние благодаря своей гравитации.

Многие десятилетия поисков темной материи сосредотачивались на частицах с массой от 10 до 1000 гигаэлектронвольт (ГэВ) — в диапазоне масс тяжелых частиц, известных физикам. Однако, несмотря на многочисленные эксперименты, обнаружить эти частицы так и не удалось. Теперь ученые задаются вопросом: может ли темная материя быть легче или тяжелее, чем мы считали?

Как взаимодействие с бозоном Хиггса ограничивает массу темной материи

Новые исследования показывают, что темная материя не может быть слишком тяжелой из-за своей редкой, но важной связи с бозоном Хиггса. Эта частица, весом 125 ГэВ, ответственна за то, что другие частицы во Вселенной имеют массу. Если частицы темной материи были бы тяжелее нескольких тысяч ГэВ, их взаимодействие с Хиггсом настолько изменило бы его свойства, что существующие физические модели просто перестали бы работать.

Другими словами, если масса темной материи окажется слишком большой, наша лучшая модель Вселенной, основанная на Стандартной модели физики, развалится.

Легче значит лучше?

Если тяжелая темная материя невозможна, то, возможно, решение кроется в более лёгких частицах. Например, аксионы — гипотетические сверхлёгкие частицы — стали одним из наиболее вероятных кандидатов. Эти частицы предсказываются некоторыми теоретическими моделями и могут объяснить гравитационное влияние темной материи, оставаясь при этом незаметными.

Кроме того, новый взгляд на массу темной материи может изменить подход к экспериментам. Вместо поисков тяжёлых частиц исследователи могут сосредоточиться на лёгких частицах, перепроектировав оборудование и методы анализа данных.

Если эти результаты подтвердятся, учёные смогут более точно определить, где и как искать темную материю. Это открывает дорогу к новым теориям и экспериментам, способным пролить свет на одну из величайших загадок Вселенной. И хотя мы ещё далеки от окончательного ответа, ясно одно: загадка темной материи становится ещё более интригующей.