Знакомьтесь — пять основных кандидатов на звание темной материи

И, нeсмoтря нa дeсятилeтия усилий, учeным тaк и нe удaлoсь пoкa oбнaружить никaкиx прямыx признaкoв сущeствoвaния этoй тeмнoй мaтeрии.Фaкт нaличия тeмнoй материи известен ученым благодаря изучению сил гравитации скоплений галактик и других сверхмассивных космических объектов. Количества обычной материи, из которой состоят эти объекты, недостаточно для создания гравитационных сил, способных удерживать эти объекты в целостности. Есть силы сильных ядерных взаимодействий, за счет которых удерживаются частицы, из которых состоят ядра атомов. Есть силы слабых ядерных взаимодействий, которые принимают участие в процессах распада ядер атомов. И, наконец, еще существуют силы гравитации. Для того, чтобы иметь возможность наблюдать материю непосредственно, требуется чтобы ее частицы могли взаимодействовать посредством сил электромагнетизма, поскольку в результате этого возникают фотоны света или другие виды излучения, которые можно зарегистрировать при помощи телескопов или других научных инструментов.На должность темной материи у ученых уже имеется несколько кандидатов, каждый из которых взаимодействует с окружающим миром своим уникальным способом. Однако, некоторые из этих кандидатов имеют большую вероятность быть частицами темной материи. И ниже мы познакомим вас с пятеркой основных претендентов, имеющих самую большую вероятность.1. WIMPWIMP-частицы (Weakly Interacting Massive Particle) являются частицами гипотетического типа, которые коренным образом отличаются от любых известных нам частиц. Такое различие объясняет, почему такие частицы очень тяжело не то, что увидеть, но и зарегистрировать при помощи специально предназначенных для этого научных инструментов. Согласно имеющейся теории, каждый квадратный сантиметр площади пронизывается в секунду 100 тысячами WIMP-частиц, однако, они способны взаимодействовать с окружающим миром только через силы слабых ядерных взаимодействий и через силы гравитации, что обеспечивает их неуловимый характер.Математические модели показывают, что если WIMP-частицы существуют в реальности, то их размеры должны минимум в пять раз превышать размеры самых больших частиц обычной материи. Такие частицы можно обнаружить только в редкие моменты их «лобового» столкновения с ядрами атомов обычной материи, в результате которых будут произведены фотоны света. Тем не менее, и в Стандартной Модели определена возможность существования этих частиц.2. Это обуславливает то, что их очень тяжело обнаружить, однако не исключает полностью возможности этого обнаружения. Если аксионы существуют, то они должны распадаться, образуя пары частиц света, фотонов, которые, в свою очередь достаточно просто зарегистрировать при помощи современных технологий. И такие поиски аксионов ведутся в настоящее время несколькими экспериментами, в том числе Axion Dark Matter Experimentis.3. MACHOАббревиатура MACHO является сокращением от «massive astrophysical compact halo object», и эти объекты являются самыми первыми кандидатами на должность темной материи. В отличие от всякого рода элементарных частиц, MACHO-объекты являются компактными, но массивными космическими объектами, такими, как нейтронные звезды, коричневые и белые карлики, состоящие из обычной материи. Более того, такие объекты можно находить при помощи эффекта гравитационных линз, тем не менее, за все время исследований ученые не получили достоверных подтверждений существования MACHO-объектов.4. Эта теория была основой, на которой построена нынешняя теория струн, и она определяет возможность существования частиц, которые вполне могут являться частицами темной материи. Однако, наблюдая за Вселенной, ученые не могут видеть эти частицы, так как они скрыты в недрах пятого дополнительного измерения.К счастью, такие частицы можно достаточно легко обнаружить экспериментальным путем, ведь они должны распадаться, образуя нейтрино и фотоны. ГравитиноТеории, являющиеся комбинацией Общей теории относительности Альберта Эйнштейна и теории суперсимметрии, определяют возможность существования экзотической частицы под названием гравитино (gravitino). Теория суперсимметрии, которая является одной из успешных современных теорий, объясняющих множество феноменов и аномалий в наблюдениях, определяет, что все частицы-бозоны, в том числе и фотон, обладают «суперсимметричным» партнером. В случае фотона этот партнер, отличающийся от оригинала типом углового момента вращения, имеет название фотино (photino). А у гравитона, гипотетической частицы, определяющей гравитационное поле, имеется суперпартнер под названием гравитино. Согласно некоторым моделям частицы-гравитино очень легки и они вполне подходят в качестве кандидатов на частицы темной материи, обладая сильным гравитационным полем.