Стандартная модель физики частиц включает строительные элементы материи и силы, которые их сдерживают. Она утверждает, что существует шесть различных кварков и шесть лептонов, сгруппированных в три семейства. Однако, материя вокруг нас и мы сами состоим только из трех частиц первой группы: электронов и верхних и нижних кварков.

До сих пор Стандартная модель оставалась без изменений. Большой адронный коллайдер в Женеве был введен в эксплуатацию с главной целью — понять, есть ли что-то за ее пределами. После десяти лет сбора данных ученые так и не смогли обнаружить новых элементарных частиц, кроме бозона Хиггса. Другими словами, до сих пор БАК не смог раскрыть тайну «новой физики» за пределами Стандартной модели.

Гипотеза директора Института Макса Планка Германа Николаи и его коллеги из Варшавского университета Кшиштофа Мейсснера объясняет, почему строительными элементами природы выступают только уже известные элементарные частицы — и почему, несмотря на все предыдущие гипотезы, не следует ожидать обнаружения новых частиц в энергетическом диапазоне, доступном для современного экспериментального оборудования, пишет Phys.org.

Ученые постулируют существование сверхмассивных гравитино, которые могут оказаться искомой темной материей. И предлагают методы поиска таких частиц, которые развивают идеи нобелевского лауреата Мюррея Гелл-Мана и его теории супергравитации.

Один из ключевых элементов их гипотезы — новый тип бесконечномерной симметрии, который объясняет наблюдаемый спектр известных кварков и лептонов в трех семействах.

«Наша гипотеза в действительности не предлагает никаких дополнительных частиц для обычной материи, которые потом пришлось бы опровергать, потому что они не обнаруживаются в экспериментах с ускорителем, — сказал Николаи. — Наоборот, наша гипотеза может, в принципе, объяснить именно то, что мы видим, в частности, повторение кварков и лептонов в трех семействах».

Однако поскольку процессы во Вселенной нельзя объяснить только обычной материей, ученые предложили нового кандидата на звание частицы темной материи, правда, с совершенно отличными от других кандидатов свойствами. В частности, они вступают в сильные и электромагнитные взаимодействия с барионной материей. А их большая масса означает, что во Вселенной они присутствуют в очень разбавленном виде, иначе они привели бы к ее раннему коллапсу.

Чтобы выполнять функции темной материи, этих частиц должно быть всего одна на 10 000 кубических километров. А масса каждой находится примерно равна планковой — то есть, около одной стомиллионной доли килограмма. Для сравнения — протоны и нейтроны легче на 10 квинтильонов.

Несмотря на редкость гравитино, их сильные и электромагнитные взаимодействия позволят проще обнаружить эти частицы. Для этого ученые предлагают использовать нашу планету как «палеодетектор»: измерить время полета глубоко под землей. Эти частицы движутся намного медленнее скорости света, но легко проникают сквозь Землю благодаря своей массе.      

С другой гипотезой темной материи и методом ее обнаружения выступили в начале лета физики из США. Они ввели понятие темного магнитного «монополя», которое взаимодействует с темным фотоном.