Знакомьтесь – пять основных кандидатов на звание темной материи

Кoгдa мы рaссмaтривaeм Всeлeнную при пoмoщи сaмыx мoщныx тeлeскoпoв, мы видим лишь мaлую чaсть мaтeрии, oт тoгo, чтo тaм дoлжнo быть. Eсли aксиoны сущeствуют, тo oни дoлжны рaспaдaться, oбрaзуя пaры чaстиц свeтa, фoтoнoв, кoтoрыe, в свoю oчeрeдь достаточно просто зарегистрировать при помощи современных технологий. Однако, некоторые из этих кандидатов имеют большую вероятность быть частицами темной материи. Эта теория была основой, на которой построена нынешняя теория струн, и она определяет возможность существования частиц, которые вполне могут являться частицами темной материи. Есть силы слабых ядерных взаимодействий, которые принимают участие в процессах распада ядер атомов. Также есть силы электромагнетизма, которые возникают между частицами, имеющими электрический заряд. И, несмотря на десятилетия усилий, ученым так и не удалось пока обнаружить никаких прямых признаков существования этой темной материи.Факт наличия темной материи известен ученым благодаря изучению сил гравитации скоплений галактик и других сверхмассивных космических объектов. В случае фотона этот партнер, отличающийся от оригинала типом углового момента вращения, имеет название фотино (photino). 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. Такое различие объясняет, почему такие частицы очень тяжело не то, что увидеть, но и зарегистрировать при помощи специально предназначенных для этого научных инструментов. Согласно теории, частицы Калуцы-Клейна должны иметь массу в 440-600 раз превышающую массу протонов, они могут взаимодействовать с окружающей средой при помощи сил электромагнетизма и гравитации. А у гравитона, гипотетической частицы, определяющей гравитационное поле, имеется суперпартнер под названием гравитино. 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. Это обуславливает то, что их очень тяжело обнаружить, однако не исключает полностью возможности этого обнаружения. И ниже мы познакомим вас с пятеркой основных претендентов, имеющих самую большую вероятность.1. Однако, они являются невидимыми в силу одной особенности – они не излучают ни света, ни излучения любого другого вида.Единственным способом наблюдать MACHO-объекты является регистрация изменений яркости свечения далеких звезд, транзитный метод, используемый для поисков экзопанет. 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. 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. Частицы Калуцы-КлейнаОсновой теории Калуцы-Клейна (Kaluza-Klein) является невидимое пятое измерение, скрытого в пространстве, которое дополняет три пространственных измерения, которые нам хорошо известны, и время. 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. И такие поиски аксионов ведутся в настоящее время несколькими экспериментами, в том числе Axion Dark Matter Experimentis.3. Это, в свою очередь, означает, что в недрах этих объектов должно находиться большое количество дополнительной невидимой материи, состоящей из элементарных частиц новых видов, которые еще не были открыты учеными.В природе существуют четыре вида фундаментальных сил, при помощи которых элементарные частицы взаимодействуют друг с другом и окружающей их средой. И, наконец, еще существуют силы гравитации. WIMPWIMP-частицы (Weakly Interacting Massive Particle) являются частицами гипотетического типа, которые коренным образом отличаются от любых известных нам частиц. Количества обычной материи, из которой состоят эти объекты, недостаточно для создания гравитационных сил, способных удерживать эти объекты в целостности. ГравитиноТеории, являющиеся комбинацией Общей теории относительности Альберта Эйнштейна и теории суперсимметрии, определяют возможность существования экзотической частицы под названием гравитино (gravitino).