Считается, что темная материя составляет около четверти массы Вселенной. Ее присутствие нельзя увидеть напрямую, но можно обнаружить косвенно — через гравитацию, которая меняет форму далеких галактик и других объектов. Ряд ученых полагает, что темная материя состоит из неких частиц, которые еще предстоит открыть. Какое-то время назад лучшим кандидатом считались слабовзаимодействующие массивные частицы, вимпы. Но годы исследований идут, а эксперименты по их обнаружению не дают плодов.

Альтернативой вимпам может быть некая форма темного электромагнетизма, включающая «темные фотоны» и другие частицы. Темные фотоны должны, в таком случае, обладать слабой связью с обычными частицами света, пишет Phys.org.

В своей статье физики-теоретики Джон Тернинг и Кристофер Верхаарен развили эту идею, введя темный магнитный «монополь», который взаимодействует с темным фотоном.

В макроскопическом мире магниты всего обладают двумя полюсами. Монополь — это частица, которая действует как один конец магнита. Их существование предсказано квантовой теорией, но никогда не наблюдалось экспериментально. Ученые полагают, что темные монополи взаимодействуют с темными фотонами и темными электронами так же, как электроны и фотоны — с монополями.

Отсюда вытекает новый способ обнаружения темной материи. Согласно предсказанию Поля Дирака, круговое движения электрона вблизи монополя приведет к изменению фазы в его волновой функции. Поскольку электроны в квантовой теории существуют и как частицы, и как волны, электрон может пройти с любой стороны монополя, и в результате окажется слегка сдвинут по фазе с другой стороны.

Это явление, известное как эффект Ааронова — Бома, означает, что электрон, проходящий около магнитного поля, подвергается воздействию с его стороны, даже если не проходит через само поле.

По гипотезе Тернинга и Верхаарена, обнаружить темный монополь можно, наблюдая сдвиг фазы электрона.

Весной этого года ученые вычеркнули еще одного кандидата на звание темной материи — микроскопические черные дыры. Эту гипотезу выдвинул в свое время Стивен Хокинг, но наблюдения астрономов ее не подтвердили.