Знакомьтесь – пять основных кандидатов на звание темной материи

И слeды рaспaдoв тaкoгo видa учeныe сeйчaс ищут в xoдe экспeримeнтoв нa Бoльшoм Aдрoнoм Кoллaйдeрe.5. И нижe мы пoзнaкoмим вaс с пятeркoй oснoвныx прeтeндeнтoв, имeющиx сaмую бoльшую вeрoятнoсть.1. A у грaвитoнa, гипoтeтичeскoй чaстицы, oпрeдeляющeй грaвитaциoннoe пoлe, имeeтся супeрпaртнeр пoд названием гравитино. 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. Когда мы рассматриваем Вселенную при помощи самых мощных телескопов, мы видим лишь малую часть материи, от того, что там должно быть. 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. АксионыАксионы (Axions) – это частицы с малой массой, двигающиеся с относительно небольшой скоростью, которые способны взаимодействовать с другими частицами только при помощи сил слабых ядерных взаимодействий. 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. WIMPWIMP-частицы (Weakly Interacting Massive Particle) являются частицами гипотетического типа, которые коренным образом отличаются от любых известных нам частиц. 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. 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. Согласно результатам многочисленных наблюдений, на каждый грамм обычной видимой материи во Вселенной приходится, как минимум, пять грамм невидимой субстанции, именуемой термином “темная материя”. В случае фотона этот партнер, отличающийся от оригинала типом углового момента вращения, имеет название фотино (photino). И эти данные совпадают с соотношением между обычной и темной материей, вычисленным учеными при помощи некоторых вторичных эффектов. 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. 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 сейчас проводится несколько экспериментов, в том числе и XENON100, целью которых является регистрация таких столкновений.Следует отметить, что WIMP-частицы являются предметом исследований, направленных на изучение физики, лежащей за пределами Стандартной Модели. Такие частицы можно обнаружить только в редкие моменты их “лобового” столкновения с ядрами атомов обычной материи, в результате которых будут произведены фотоны света. И такие поиски аксионов ведутся в настоящее время несколькими экспериментами, в том числе Axion Dark Matter Experimentis.3. Согласно некоторым моделям частицы-гравитино очень легки и они вполне подходят в качестве кандидатов на частицы темной материи, обладая сильным гравитационным полем. MACHOАббревиатура MACHO является сокращением от “massive astrophysical compact halo object”, и эти объекты являются самыми первыми кандидатами на должность темной материи. 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. 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. Однако, некоторые из этих кандидатов имеют большую вероятность быть частицами темной материи.