Слишком тяжелая, чтобы существовать? Новая теория о темной материи, которая может перевернуть физику
Вселенная полна загадок, и одна из самых интригующих — это тёмная материя. Мы знаем, что она есть, но понятия не имеем, что она собой представляет. Эта невидимая субстанция, по всей видимости, отвечает за аномальную скорость вращения галактик, их скоплений, да и вообще, за всю ту «странную» динамику, которую мы наблюдаем в космосе. Гравитации видимой материи явно недостаточно, чтобы объяснить происходящее, и вот тут на сцену выходит таинственная тёмная материя.
Ученые давно ломают головы над природой этого явления. Долгое время фаворитом были гипотетические частицы с массой, близкой к массе самых тяжёлых известных нам элементарных частиц. Это, знаете ли, довольно логично — мы ищем что-то, что мы хоть как-то понимаем, пусть даже на уровне теории. Но вот незадача, эксперименты не дают никаких результатов. И чем дольше мы ищем, тем больше вопросов возникает. Может, мы искали не там? Может, тёмная материя совсем не такая, какой мы ее себе представляли?
Тяжелее некуда?
Новое исследование наводит на мысль, что проблема может быть именно в массе тёмной материи. Как оказалось, слишком массивная тёмная материя может нанести серьёзный удар по нашим самым фундаментальным представлениям о физике. Позвольте объяснить.
Всё дело во взаимодействиях. Да, пусть тёмная материя почти не взаимодействует с обычной, но кое-какое взаимодействие все-таки есть. Особенно это важно для ранней Вселенной, когда всё было намного плотнее и горячее. В этой «кухне» взаимодействий тёмная материя, как предполагается, могла общаться с обычной материей посредством бозона Хиггса, той самой частицы, которая наделяет всё вокруг массой.
И вот тут кроется загвоздка. Бозон Хиггса, в свою очередь, тоже взаимодействует с материей. И эти взаимодействия взаимны — это как разговор двух собеседников, где каждый влияет на тон и тембр голоса другого. Если тёмная материя оказывается слишком массивной, то ее «вклад» в массу бозона Хиггса становится слишком велик, что, в свою очередь, изменяет всю «мелодию» физики. И если эта «мелодия» меняется, то это значит, что все наше понимание элементарных взаимодействий может пойти наперекосяк. Иными словами, мы получаем Вселенную, которая работает совсем не так, как мы привыкли ее видеть.
А что, если легче?
Но не стоит отчаиваться. Если тяжёлая тёмная материя становится проблемой, то, может быть, стоит взглянуть в противоположную сторону. А что, если тёмная материя состоит из чего-то сверхлёгкого, чего-то, о чём мы пока мало знаем? Такой сценарий тоже вполне вероятен. И вот тут на горизонте появляются аксионы — гипотетические частицы с крайне малой массой, которые, кстати, тоже предсказываются некоторыми теориями.
Поиски аксионов уже идут полным ходом. Экспериментаторы перенастраивают свое оборудование, ищут новые подходы. И если эти поиски окажутся успешными, то это не только приблизит нас к разгадке тайны тёмной материи, но и поможет переписать учебники физики.
Куда же мы идём?
Так что же получается? Тёмная материя продолжает оставаться для нас загадкой. Но одно можно сказать наверняка: наши представления о ней, возможно, нуждаются в серьёзной переоценке. Мы всё ещё далеки от окончательных ответов, но каждая новая гипотеза и каждый новый эксперимент приближают нас к пониманию этой фундаментальной составляющей Вселенной. И, честно говоря, именно эта неопределённость и является самым интересным в науке. Ведь именно из таких головоломок рождаются самые невероятные открытия.
