Ученые раскрыли особенности неуловимой космической частицы WIMP

Слабо взаимодействующая массивная частица (WIMP) остается неуловимой, но возглавляет гонку лидерства среди кандидатов на роль основы темной материи.

Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail

Физики вынуждены признать: за десятилетия активных поисков доказательства существования WIMP — Weakly Interacting Massive Particles — так и не было получено. Однако именно они все еще кажутся наиболее правдоподобным кандидатом на роль основы темной материи. Об этом рассуждает Пол Саттер в колонке на популярном портале Phys.org.

В основу современной космологии положены наблюдения, которые создают отчетливый когнитивный диссонанс. Мы видим обычную, отражающую и излучающую свет материю — но при этом расчеты говорят, что для объяснения поведение галактик и галактических скоплений вещества в них должно быть в разы больше наблюдаемого. С тем, что невидимую долю составляет темная материя, уже никто не спорит, но надо понять из чего она состоит.

Предполагается, что темную материю составляют тяжелые, но пассивные корпускулы, которые почти не взаимодействуют с обычным веществом и светом. Именно WIMP рассматривались ведущим вариантом. В аббревиатуре WIMP есть забавная игра слов. Написанное маленькими буквами, это слово в разговорном английском означает «слабак», «бесполезный недотепа, который вечно путается под ногами». За что так обидели гипотетические частицы, неизвестно.

Существует немало альтернативных моделей. Так, высказывалась гипотеза, что темная материя — не антивещество, а просто не поддающиеся пока наблюдению и измерению часть обычной материи — подобно субстанции за горизонтом событий черной дыры. Но у этой теории есть явное слабое место. Черные дыры сложно равномерно «распределить» по Вселенной, чтобы объяснить все гравитационные нестыковки.

Нейтрино, как кандидат на роль составляющих темной материи, тоже не выдерживают критики. Имея малую массу и высокую скорость, они не могут сформировать структуры галактик — они лишь «размазывают» материю.

Высказывалось мнение, что темная материя — это своего рода «модифицированная гравитация». Модификации гравитации могут подходить для одних масштабов (например, вращения галактик), но терпят фиаско на более крупных (например, при анализе гравитационного линзирования галактических скоплений).

Таким образом, хотя ни один эксперимент еще не засек WIMP, гипотеза о их ключевой роли сохраняет гибкость: такие частицы должны быть массивными, холодными (то есть двигаться медленно относительно скорости света) и почти невзаимодействующими ни с обычным веществом, ни со светом. И главное — они должны присутствовать в огромном количестве с нулевого возраста Вселенной.

Определение «самых упрямая частица в физике» (the toughest particles in physics) — не просто фигура речи. Поиски WIMP идут десятилетиями, и до сих пор ни один детектор не дал убедительного сигнала. Но пока ни одна альтернатива не выдерживает полноценную проверку, WIMP остаются лучшим рабочим вариантом.

Об остроумных, но тщетных попытках поймать аксионы, гипотетические конкуренты WIMP, читайте материал Hi-Tech Mail.

• космос

Поделиться