Художественное представление нитей темной материи во Вселенной. Фото: НАСА
В статье ниже мы рассмотрим одну интересную гипотезу, согласно которой мы уже обнаружили темную материю, когда открыли частицу d*(2380) гексакварк в 2014 году.
Темная материя не испускает свет, её невозможно потрогать или увидеть. Однако на протяжении уже многих лет мы знаем, что она есть, но доказать чем она образована пока не получилось. Мы знаем, что она существует по косвенным доказательствам: скопления звезд вращаются быстрее, чем следует, масса галактик значительно больше той, что мы наблюдаем.
На протяжении всего этого времени физики неоднократно выдвигали кандидатов на роль темной материи. Это были легкие аксионы и тяжелые WIMP-ы или слабо взаимодействующие массивные частицы. Конечно, ученые выдвигали и более экзотические частицы, которые не вписываются в рамки Стандартной модели физики, например, еще не открытые виды нейтрино или микроскопические черные дыры. Но мало кто догадывается, что, возможно, физики уже открыли эту неуловимую частицу.
Яркие пятна - скопления и сверхскопления галактик, темные нити - структура темной материи Фото: НАСА
Михаил Башканов и Даниэль Уоттс, которые являются физиками из Йоркского университета в Англии, предположили, что d*(2380) гексакварк может быть тем самым неуловимым звеном и способен ответить на множество вопросов.
Согласно Стандартной модели физики фундаментальными частицами, из которых состоит все живое и неживое являются кварки. Различные их сочетания с другими частицами - глюонами образуют протон или нейтрон, которые в свою очередь являются «строительными кирпичиками» атомов. Но расположите кварки по-другому, и вы получите невероятные экзотические частицы, например гексокварки. Гексокварк - это положительно заряженная шестикварковая частица, которая, как полагают исследователи, существовала в течение секунды во время эксперимента 2014 года в немецком исследовательском центре в Юлихе. Так как процесс был крайне краткосрочным, обнаружение этих гексокварков не было подтверждено.
Воздействие темной материи и темной энергии после Большого Взрыва
Сами по себе, эти гексокварки не могут создавать и порождать темную материю, ведь время их существования крайне мало. Однако как рассказал Михаил Башканов изданию Live Science, в начале развития Вселенной, эти D-звезды могли соединяться, образуя более долговечные структуры.
То же самое мы наблюдаем и у нейтронов. Уберите из ядра атома нейтрон, и он быстро исчезнет. Гексокварки ведут себя аналогичным образом.
Башканов и Уоттс предполгают, что гексокварки могут образовывать вещества, известные как конденсаты Бозе-Эйнштейна (БЭК). В квантовых экспериментах БЭК образуются, когда температура падает настолько низко, что атомы начинают перекрываться и смешиваться вместе, подобно протонам и нейтронам внутри атомов. Это состояние материи отличается от твердого вещества.
В начале эволюции Вселенной БЭК могли захватывать свободные электроны и становиться нейтрально заряженными. В таком состоянии они могут быть крайне стабильными и иметь все свойства темной материи: спокойно проходить через обычное вещество и не взаимодействовать с ним, но при этом иметь значительное гравитационное воздействие.
Все это можно объяснить на простом бытовом уровне. Например, вы садитесь на стул и причина, по которой вы не проваливаетесь через него, заключается в том, что электроны стула сталкиваются с электронами вашего тела и создают барьер, через который не могу пройти. А БЭК спокойно прошли бы через стул, ни оказав никакого воздействия.
Ученые предполагают, что БЭК должны разлагаться и во время своего разложения должны испускать излучение, которые мы способны обнаружить. Однако сделать этого до сих пор не удалось.