Ученые выяснили, почему темная материя не может быть слишком тяжелой
Согласно новому исследованию, темная материя не может быть слишком тяжелой, так как это может нарушить наше понимание устройства Вселенной.
В космосе происходят необъяснимые явления - звезды вращаются внутри галактик слишком быстро, галактики движутся внутри скоплений с чрезмерной скоростью, а космические структуры развиваются и эволюционируют слишком стремительно. Если учитывать только видимую материю, гравитационных сил недостаточно для объяснения этих процессов.
Большинство космологов считают, что все эти феномены можно объяснить наличием темной материи - гипотетической формы материи, которая обладает массой, электрически нейтральна и практически не взаимодействует с обычной материей. Темная материя составляет большую часть массы во Вселенной, значительно превосходя количество светящейся материи.
Эксперименты по поиску темной материи сосредоточились на определенном диапазоне масс - примерно от 10 до 1000 гигаэлектронвольт (ГэВ). Этот диапазон соответствует самым тяжелым известным частицам. Однако поиски пока не увенчались успехом, что заставило ученых задуматься о том, может ли темная материя быть легче или тяжелее, чем предполагалось ранее.
Согласно новой работе, опубликованной в архиве препринтов arXiv, если масса частиц темной материи превышает несколько тысяч ГэВ, это существенно повлияло бы на массу бозона Хиггса, отклонив ее от наблюдаемого значения. Учитывая центральную роль бозона Хиггса в определении многих фундаментальных аспектов физики, это фактически могло бы остановить взаимодействие частиц.
Существуют альтернативные возможности - темная материя может вообще не взаимодействовать с обычными частицами, или взаимодействие может происходить через какой-то экзотический механизм, не связанный с бозоном Хиггса. Однако таких моделей немного, и они требуют множества дополнительных условий.
Исследователи предполагают, что темная материя может быть легче, чем считалось ранее. Уже наблюдается рост интереса к аксионам - сверхлегким частицам, которые могут быть жизнеспособными кандидатами на роль темной материи, сообщает Space.com.