Возможно, найдены первые экспериментальные доказательства нового типа темных бозонов. Он предотвращает разлет галактик.
Два эксперимента по поиску маленькой частицы, которая не дает целым галактикам разлететься, недавно опубликовали некоторые противоречивые результаты. Один пришел с пустыми руками, а другой дает все основания продолжать поиски.
Темные бозоны - кандидаты в темную материю, основанные на частицах, несущих силу, которые на самом деле не обладают большой силой.
В отличие от более знакомых нам бозонов, таких как фотоны, которые связывают молекулы, и глюоны, которые удерживают атомные ядра вместе, обмен темными бозонами практически не повлияет на их непосредственное окружение.
С другой стороны, если бы они существовали, их коллективная энергия могла бы быть ответственна за формирование темной материи - недостающей массы, которая обеспечивает дополнительную гравитацию, необходимую для удержания нашей Вселенной и звезд в их знакомых формациях.
К сожалению, присутствие таких бозонов можно было бы обнаружить так же, как шум во время шторма. Однако для физика и шепота может быть достаточно, чтобы он все еще был заметен при правильном эксперименте.
Два исследования - одно, проведенное учеными из Массачусетского технологического института (MIT), другое - учеными Орхусского университета в Дании. Обе группы ученых искали тонкие различия в расположении электрона в изотопе при его скачках между уровнями энергии. Если он колеблется, это может быть верным признаком толчка темного бозона.
Теоретически этот бозон возник в результате взаимодействия вращающегося по орбите электрона и кварков, составляющих нейтроны в ядре атома.
Команда под руководством Массачусетского технологического института использовала для своего эксперимента несколько изотопов иттербия, в то время как кальций был предпочтительным элементом для группы под руководством Орхусского университета.
Оба эксперимента выстроили свои данные в виде графика, специфичного для измерения таких движений изотопов. В то время как эксперимент с кальцием выглядел так, как и предполагалось, график для иттербия был неправильным, со статистически значимым отклонением в линейности графика.
Это не повод для какого-либо празднования. Во-первых, в то время как бозон мог объяснять числа, также могло быть различие в способах выполнения вычислений, тип поправки, называемый квадратичным сдвигом поля.
То, почему один эксперимент мог найти что-то странное, а другой вообще ничего не нашел, также требует объяснения.
Как всегда, нам нужно больше данных. Намного больше. Но точное определение того, что составляет более четверти Вселенной, является одним из самых больших вопросов в науке, поэтому любые потенциальные зацепки будут рассматриваться с особой внимательностью и трепетом.
Добавление новых видов частиц, несущих силу, в стандартную модель не исключает ничего в физике, но найти их было бы огромным делом.
В прошлом году физиков возбудили частицы, удаляющиеся под странными углами, намекая на действие неизвестной до сих пор силы.
Точно так же количество электронов, отскакивающих в установке темной материи XENON1T, в начале этого года заставило заговорить, что вызвало предположения о гипотетическом кандидате в темную материю, называемом аксион.
Какими бы интересными ни были эти результаты, нам пока рано делать какие-то выводы. По слухам, в 2016 году среди данных, собранных Большим адронным коллайдером в ходе поиска частицы Хиггса, был обнаружен тип кандидата в темную материю, называемый бозоном Мадала.
Эту частицу можно рассматривать как своего рода темную версию бозона Хиггса, придающую темной материи ее силу, но не проявляющую себя каким-либо другим образом.
К сожалению, ЦЕРН раскрыл нам глаза. Это не означает, что такой частицы не существует, или что признаки не соблазнительны - просто мы не можем подтвердить это с какой-либо реальной степенью уверенности.
Более крупные коллайдеры, более чувствительное оборудование и новые умные способы поиска тонких колебаний и еле слышных шепотов практически несуществующих частиц могут однажды дать нам нужные ответы.
Темная материя, конечно же, не облегчит эту задачу.
