Свежее исследование, проведённое учёными, выдвигает тревожную гипотезу: если частицы тёмной материи окажутся чрезмерно массивными, это может привести к краху фундаментальной космологической модели, лежащей в основе современного понимания устройства Вселенной.
Загадочная основа мироздания
Тёмная материя представляет собой одну из самых интригующих загадок космологии. Это невидимая субстанция, которая, по расчётам, составляет львиную долю массы Вселенной. Хотя она не испускает и не поглощает свет, а её прямое взаимодействие с обычным веществом крайне слабо, именно её гравитационное притяжение объясняет ключевые наблюдаемые явления. Без неё невозможно понять, почему звёзды на окраинах галактик вращаются с такой высокой скоростью или как успели сформироваться гигантские космические структуры за время существования Вселенной.
В поисках невидимых частиц
Несмотря на десятилетия интенсивных поисков, природа тёмной материи остаётся нераскрытой. Большинство экспериментов были нацелены на обнаружение гипотетических частиц с массой, сравнимой с массой известных тяжёлых частиц вроде W-бозона — в диапазоне от 10 до 1000 гигаэлектронвольт (ГэВ). Однако постоянное отсутствие положительных результатов заставляет научное сообщество пересматривать подходы. Возможно, тёмная материя гораздо легче или, наоборот, намного тяжелее, чем предполагалось изначально.
Угроза со стороны сверхтяжёлых частиц
Согласно новой работе, размещённой на сервере препринтов arXiv, сценарий со сверхтяжёлой тёмной материей создаёт фундаментальные теоретические проблемы. В ранней, горячей и сверхплотной Вселенной взаимодействия между её тёмной и обычной составляющими были частыми. По мере остывания и расширения космоса эти процессы затухали, пока тёмная материя не «заморозилась», став практически необнаружимой.
Многие популярные теоретические модели связывают тёмную материю с бозоном Хиггса — уникальной частицей, отвечающей за массу большинства других элементарных частиц.
Обратите внимание: Началась интенсивная работа по строительству Лунного космического порта.
Однако если масса частицы тёмной материи превысит порог в несколько тысяч ГэВ, её влияние на поле Хиггса станет катастрофически сильным. Это нарушит тонкий баланс, определяющий наблюдаемую массу бозона Хиггса, и, как следствие, поставит под угрозу всю стройную систему взаимодействий, описанную Стандартной моделью физики элементарных частиц — краеугольный камень современной физики.Альтернативные пути и новые горизонты
Для решения этой проблемы предлагаются альтернативные гипотезы. Например, тёмная материя может вообще не взаимодействовать с известными нам частицами через известные силы, либо это взаимодействие может осуществляться через посредников, не связанных с хиггсовским механизмом. Однако такие модели требуют серьёзных и зачастую сложных расширений существующих теорий, что делает их предметом для дальнейших глубоких исследований.
Если предположение о невозможности существования сверхтяжёлой тёмной материи получит подтверждение, это кардинально изменит вектор научного поиска. Всё больше внимания будет уделяться альтернативным кандидатам, таким как аксионы — гипотетические сверхлёгкие частицы, которые также рассматриваются в качестве возможных составляющих тёмной материи.
Таким образом, будущее исследований может лежать в плоскости пересмотра экспериментальных стратегий: вместо поиска редких тяжёлых частиц учёным, возможно, придётся сосредоточиться на обнаружении следов лёгких и сверхслабых взаимодействий. Это открывает новую, захватывающую главу в попытках разгадать одну из величайших тайн мироздания.
Все последние новости астрофизики читайте на New-Science.ruБольше интересных статей здесь: Новости науки и техники.