Физики высказали предположение о существовании "темных атомов"

Нет резона полагать, что вся темная материя во Вселенной состоит лишь из одного вида частиц

Темная материя является субстанцией, невидимой ни для каких приборов. О ее существовании ученые знают лишь по гравитационным эффектам, которые она вызывает. Ранее высказывались предположения о том, что неуловимая материя состоит из так называемых вимпов - слабовзаимодействующих массивных частиц (Weakly Interacting Massive Particles или WIMP).

Свое название они получили от того, что из четырех видов фундаментальных взаимодействий частицы темной материи участвуют лишь в слабом и гравитационном. Тот факт, что в электромагнитном взаимодействии они не участвуют, делают их невидимыми для современных приборов.

"Нет резона полагать, что вся темная материя во Вселенной состоит лишь из одного вида частиц", - заявил ведущий автор последнего исследования в этой области Андрей Кац (Andrey Katz) из Гарвардского университета.

Он и его команда полагают, что пятая часть темной материи должна состоять из темных протонов и электронов, которые образуют темные атомы. Если этот новый вид загадочной субстанции действительно существует, то его должно быть примерно столько же, сколько и обычной материи.

- Ученые сообщили об обнаружении темной материи

Новая теория о темных атомах предполагает, что они состоят из тяжелых темных протонов и легких темных электронов. В таком случае взаимодействие между этими частицами для формирования атомов должно быть намного более мощным, чем между вимпами. Кац и его коллеги считают, что природа темной материи может быть похожа на природу обычной: формирование темных атомов может происходить посредством обмена темными фотонами через своеобразный "темный электромагнетизм". Вероятно, взаимодействия происходят не только на субатомном уровне, но и между самими темными атомами, то есть существует некая "темная химия".

Темный мир может быть не менее интересным, чем привычный нам, пишут члены команды Каца в своей статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

Взаимодействия между темными протонами и электронами провоцируют потерю энергии. Тогда частицы должны начать медленнее двигаться, что в результате приведет к их нагромождению и формированию плоского диска вокруг Галактики. По крайней мере, так происходит с обычной материей. Судя по производимым эффектам, темная материя образует диски вокруг галактик, звезд и планет.

Концепция, описанная Кацом и его коллегами, подразумевает наличие двух дисков вокруг галактик - одного из обычных атомов, другого из темных. Теорию так и назвали: модель двойного диска темной материи.

Темная материя составляет 22% от всей Вселенной. 74% отведено темной энергии, 3,6% - межзвездному газу и лишь 0,4% принадлежат всем звездам, планетам и прочим небесным телам (иллюстрация Materialscientist/Wikimedia Commons).

"Идея о существовании двойного диска является новым витком в понимании природы Вселенной. Возможно, физика темной материи является такой же сложной и интересной, как и физика материи видимой", - говорит теоретик Шон Кэрролл (Sean Carroll) из Калифорнийского технологического института (Caltech), который не принимал участия в нынешней работе.

Кэрролл и его коллеги ранее говорили о возможности существования некой темной силы, близкой по своей природе к привычному нам электромагнетизму. Такая сила подразумевает взаимодействие положительно и отрицательно заряженных частиц. "Данная модель включает в себя темную радиацию, темные электромагнитные поля и многие другие феномены. Но согласно нашей теории, темная материя состоит лишь из одного вида частиц, а такие явления как темные атомы и темная химия подразумевают наличие большего количества типов частиц", - объясняет Кэрролл.

Гравитационные эффекты, вызванные диском из темной материи вокруг Галактики, могут быть замечены космическим телескопом Gaia, который будет выведен на орбиту осенью 2013 года. Кац надеется, что тогда ученые и получат первые доказательства наличия "темного диска".

Новая форма темной материи должна быть более медленной, чем обычная темная материя. Соответственно, она будет притягиваться к Земле, Солнцу и другим тяжелым небесным телам. Если темная материя притянется к Солнцу, то произойдет аннигиляция, что в итоге вызовет мощный выброс нейтрино. Когда поток этих частиц достигнет Земли, то можно будет зафиксировать его с помощью нейтринной обсерватории IceCube, расположенной на Южном полюсе.

Также согласно новой теории, у темной материи должна быть и пара - темная антиматерия, состоящая из темных антиэлектронов и темных антипротонов. Когда такие частицы и античастицы сталкиваются, то выделяются гамма-лучи, которые можно будет засечь современными приборами.

Развивая свою идею, физики предположили, что темные атомы могли сформировать темные облака из темной плазмы, пульсации в которой, вероятно, повлияли на образование молодой Вселенной, а также до сих пор оказывают влияние на крупные космические объекты.

"Теория существования нового вида темной материи, состоящей из нескольких типов частиц, послужит прекрасной базой для создания новых моделей взаимодействия элементарных частиц. Однако природу всех предсказанных явлений еще предстоит изучить и описать", - заключает Кэрролл. !zn

Читайте также:

Астрономы получили первое объемное изображение нити темной материи (ВИДЕО)

Ученые поставили под сомнение открытие бозона Хиггса

Астрономы изменили мнение о необходимом галактикам количестве темной материи