Logo
Cover

Темная материя остается одной из самых упрямых загадок космологии. Вроде бы она должна существовать, иначе как объяснить ускорение расширения Вселенной, но обнаружить ее в экспериментах не удается, несмотря на все старания ученых. Международная команда физиков предложила новую кандидатуру на роль темной материи — HYPER, или «реликтовые частицы с высоким взаимодействием».

Модель HYPER, разработанная учеными из Университета Мичигана (США) и Университета Майнца (Германия), предполагает, что в ранней Вселенной, спустя какое-то время после образования темной материи сила ее взаимодействия с нормальной материей резко возросла. Это означает, что, с одной стороны, темную материю можно обнаружить существующими методами, с другой, модель объясняет, почему частиц темной материи так много.

Одним из вариантов объяснения возникновения темной материи может быть гипотетический фазовый переход, пишет Phys.org. Это не самая популярная гипотеза в космологии, но именно ее поддерживает модель HYPER. Однако если темная материя слишком сильно взаимодействовала с нормальной материей, ее количество в ранней Вселенной было бы слишком незначительным, что противоречит астрофизическим наблюдениям. А если количества было столько, сколько нужно, взаимодействие было бы слишком слабым, и тогда частицы темной материи невозможно обнаружить современными инструментами.

«Центральная идея, лежащая в основе модели HYPER, заключается в том, что взаимодействие резко прервалось. Это позволяем нам взять лучше от двух гипотез: нужное количество темной материи и сильное взаимодействие, которое можно заметить», — сказал Роберт Макгехи, один из исследователей.

В физике частиц взаимодействие обычно опосредованно, через определенную частицу, так называемый медиатор. То же самое верно для взаимодействия темной и обычной материи. От этого медиатора зависит и образование темной материи, и ее обнаружение, а сила взаимодействия зависит от ее массы: чем она больше, тем слабее взаимодействие.

Медиатор должен быть достаточно тяжелым, чтобы могло появиться нужное количество темной материи, а затем стать достаточно легким, чтобы темную материю можно было обнаружить. Решение: фазовый переход после формирования темной материи, в ходе которого масса медиатора внезапно снизилась.

Другая гипотеза темной материи родилась у международной команды физиков. Они предположили, что она может состоять из сверхлегких темных фотонов, обладающих — в отличие от обычных — массой. Сверхлегкий темный фотон с массой на 20 порядков меньше, чем у электрона, отличный кандидат на роль частицы темной материи, считают ученые. А его свойства хорошо объясняют данные гидродинамических расчетов.