На протяжении десятилетий исследователи пытались обнаружить эту невидимую темную материю. На Земле и в космосе было установлено несколько типов устройств для захвата частиц, из которых должна состоять темная материя, и в экспериментах пытались создать частицу темной материи путем столкновения частиц обычной материи при очень высоких температурах.
Однако, если такое столкновение однажды произойдет, мы не сможем напрямую увидеть образовавшуюся частицу темной материи. Он немедленно пролетит и улетит от детекторов, но потребует немного энергии, и эта потеря энергии будет записана и укажет на то, что была произведена темная частица.Несмотря на все эти инициативы, темных частиц пока не обнаружено.«Может быть, это потому, что мы позаботились о темных частицах таким образом, что никогда не сможем их обнаружить.
Может быть, темная материя имеет другой характер и ее нужно искать по-другому», — говорит Мартин Слот, доцент The Центр космологии и феноменологии физики элементарных частиц (CP3-Origins), Университет Южной Дании.Вместе со своим постдоком Маккалленом Сандорой из CP3-Origins и постдоком Матиасом Гарни из ЦЕРН он теперь представляет новую модель того, чем может быть темная материя, в журнале Physical Review Letters.На протяжении десятилетий физики работали над теорией, согласно которой темная материя является светом и поэтому слабо взаимодействует с обычной материей. Это означает, что частицы могут производиться в коллайдерах.
Темные частицы этой теории называются слабовзаимодействующими массивными частицами (WIMP), и предполагается, что они были созданы в невероятно большом количестве вскоре после рождения Вселенной 13,7 миллиарда лет назад.«Но поскольку ни в одном эксперименте не было обнаружено даже следов WIMP, вполне возможно, что нам следует искать более тяжелую темную частицу, которая взаимодействует только под действием силы тяжести, и поэтому ее невозможно будет обнаружить напрямую», — говорит Мартин Слот.Ленивец и его коллеги называют свою версию такой тяжелой частицы PIDM-частицей (планковская взаимодействующая темная материя).В своей новой модели они рассчитали, как необходимое количество частиц PIDM могло быть создано в ранней Вселенной.
«Это было бы возможно, если бы было очень жарко. Точнее, температуры в ранней Вселенной должны были быть наивысшими из возможных в теории Большого взрыва», — говорит Ленивец.Было ли это так или нет, можно проверить.
Далее он поясняет:«Если бы Вселенная действительно была такой горячей, как рассчитано в нашей модели, было бы создано несколько гравитационных волн с самого раннего детства Вселенной. Мы могли бы узнать это в ближайшем будущем».
Под этим Ленивцем понимается ряд запланированных экспериментов по всему миру, которые будут способны обнаруживать сигналы от очень ранних гравитационных волн.«Если эти эксперименты не обнаружат таких сигналов, наша модель будет фальсифицирована. Таким образом, гравитационные волны могут быть использованы для проверки нашей модели», — говорит он.
Запланировано более 10 различных экспериментов. Они стремятся измерить поляризацию космического фонового излучения либо с земли, либо с помощью инструментов, отправленных на воздушном шаре или спутнике, чтобы избежать атмосферных возмущений.Фон: темная материя и темная энергияСчитается, что 27% Вселенной состоит из темной материи.
Считается, что темная материя является гравитационным «клеем», скрепляющим галактики. Никто не знает, что такое темная материя на самом деле.На 5% Вселенная состоит из известных материалов, таких как атомы и субатомные частицы.
Считается, что остальная часть Вселенной состоит из темной энергии. Считается, что темная энергия ответственна за текущую скорость расширения Вселенной.