В сторону «вимпы»: изучаем другие теории черной материи

    Обычная фотомодель космологии дает подсказку нам, что только 4,9% Вселенной состоит из стандартной материи (из той самой, что мы можем узреть), в то время как только остальная часть на 26,8% состоит из черной материи и на 68,3% из черной энергии. Следовательно из наименования этих понятий, мы и не можем них узреть, потому них существование обязано вытекать из теоретических моделей, наблюдений крупномасштабной структуры Вселенной и тривиальных гравитационных спецэффектов, кои появляются на зримой материи.

    С того времени как только о этом заговорили в первый раз, нехватки в догадках об фолиант, на что похожи крупицы черной материи, конечно же, и не существовало. Недавно почти все ученые призадумались об фолиант, что черная материя состоит из малосильно взаимодействующих громоздких частиц (вимпов, WIMP), кои приблизительно в 100 раз все больше протона по толпе, однако ведут взаимодействие как только нейтрино. Все же все пробы определить вимпы при помощи тестов на ускорителях частиц ни к чему и не привели. Потому ученые начали перебирать вероятные кандидатуры составу черной материи.

    Современные космологические фотомодели склонны полагать, что толпа черной материи покоится в границах 100 ГэВ (гигаэлектронвольт), что соответствует пределам масс почти всех остальных частиц, кои ведут взаимодействие при помощи слабенькой ядерной силы. Существование этакий крупицы будет соответствовать суперсимметричному расширению Обычной фотомодели физики простых частиц. За исключением тамошнего, считают, что этакие крупицы обязаны были родиться в жаркой, плотной, ранешней Вселенной, с массой-плотностью материи, которая оставалась постоянной и до настоящего времени.

    Но текущие опыты по выявлению вимпов и не нашли никаких заядлых доказательств существования этаких частиц. Посреди их были поиски товаров аннигиляции вимпов (гамма-лучи, нейтрино и галлактические лучи) в ближайших галактиках и накоплениях, также опыты по прямому обнаружению частиц с внедрением суперколлайдеров вроде БАК.

    По суперсимметрии, вимпы аннигилируют меж собой, создавая каскад частиц и излучения, включая гамма-лучи посредственных энергий

    Ничего и не найдя, почти все ученые решили отступить от парадигмы WIMP’ов и выискать черную материю в альтернативном месте. Одна из этаких групп космологов CERN и CP3-Origins в Дании не так давно опубликовала изучение, показывающее, что черная материя возможно еще тяжелее и поболее малосильно вести взаимодействие, чем числилось раньше.

    Один из пенисов исследовательской группы CP-3 Origins, целитель Маккаллен Сандора, поведал о усилиях собственной команды:

    «Мы пока что и не можем исключить сценарий вимпов, однако с каждым годом подозреваем все в большей и большей степени, чем же не лицезрели ничего. За исключением тамошнего, традиционная малосильная шкала физики мучается от трудности иерархии. Невнятно, посему все узнаваемые нам крупицы этакие несложные, в особенности ежели глядеть по естественной шкале гравитации, по планковской шкале, которая составляет подле 1019 ГэВ. Потому если б черная материя существовала поближе к планковским масштабам, на нее бы и не оказывала влияние неполадка иерархии, и это же а также пояснило бы то, посему мы и не лицезрели сигнатур, связанных с вимпами».

    Используя новейшую фотомодель, которую они именуют планковской взаимодействующей черной материей (PIDM), ученые изучат верхний рубеж массы черной материи. В то время как только вимпы помещают толпу черной материи на верхний рубеж электрослабой шкалы, датская исследовательская группа Мартиаса Гарни, Маккаллена Сандоры и Мартина Слота предложила частичку с толпой, которая присутствует в совсем альтернативный природной шкале — планковской.

    На шкале Планка одна единица массы эквивалентна 2,17645 х 10-8 килограмма — приблизительно микрограмму, либо в 1019 раз все больше массы протона. При этакий толпе, любая PIDM, по большому счету, так трудная, как томной возможно частичка перед тем самым, как только предстать маленькой темной прорехой. Группа а также высказала предположение, что эти крупицы PIDM ведут взаимодействие с стандартной материей только гравитационно и что сильно много них образовалось в самой ранешней Вселенной в эру мощного нагрева — периода, который начался в финале инфляционной эры, кое-где спустя от 10-36 перед началом 10-33 либо 10-32 секунды опосля Немалого Взрыва.

    Эту эру именуют эдак, так как во время инфляции, как только считают, галлактические температуры рухнули в 100 000 раз. Когда инфляция завершилась, температуры возвратились к собственному доинфляционному разряду (порядка 1027 по Кельвину). К этому моменту большинство возможной энергии инфляционного поля распалась на крупицы Обычной фотомодели, кои наполнили Вселенную, и посреди их — черная материя.

    Конечно, новенькая теория приходит со собственной толикой последствий для космологов. Например, дабы эта фотомодель ишачила, температура эры нагрева обязана существовала быть свыше, чем считают ныне. Наиболее тамошнего, наиболее жаркий период нагрева а также привел бы к созданию заглавного цифры первичных гравитационных волн, кои отразились бы в галлактическом микроволновом фоне (CMB).

    «Такая высочайшая температура ведает нам две достойные внимания вещи о инфляции, — говорит Сандора. — Если черная материя будет PIDM: первое — инфляция протекала при максимально больших энергиях, кои произвели бы не совсем только флуктуации в температуре ранешней Вселенной, да и в самом пространстве-времени, в форме гравитационных волн. Второе — она разговаривает нам, что энергия инфляции обязана существовала разлагаться на материю очень резво, так как если б это же заняло не мало времени, Вселенная могла остыть перед началом тамошнего момента, опосля коего уже и не сумела бы произвести PIDM вообще».

    Существование этих гравитационных волн возможно доказано либо исключено в процессе грядущих исследовательских работ галлактического микроволнового фона. Это же позарез увлекательная новинка, так как недавнешнее открытие гравитационных волн, как только ожидается, приведет к возобновлению попыток найти первичные волны, кои уходят корнями в само сотворение Вселенной.

    Как только пояснил Сандора, все это же воображает совершенно точно выигрышный сценарий для ученых, так как новый кандидат в черную материю будет или найден, или опровергнут в ближнем грядущем.

    «Наш сценарий выполняет железобетонное пророчество: мы увидим гравитационные волны в последующем поколении тестов с галлактическим микроволновым фоном. Другими словами это же беспроигрышный случай: ежели мы них увидим, это же красиво, а уж ежели и не увидим, то будем аристократию, что черная материя и не является PIDM, из чего же следует, что надо ждать энное ее взаимодействие с стандартной материей. Ежели же это же все случится в наиблежайшие десять лет, нам останется только с нетерпением ждать».

    С того времени как только Якобус Каптейн в первый раз представил существование черной материи в 1922 году, ученые отыскивали прямые доказательства ее существования. Один за одним, альтернативы посреди частиц — от гравитино перед началом аксионов — предлагались, отсеивались и уходили в сферу нескончаемых поисков. Что ж, ежели этот крайний кандидат будет совершенно точно опровергнут либо доказан, этакий случай уже хорош.

    Ведь ежели он будет доказан, мы решим одну из огромнейших космологических тайн любых времен. На этап приблизимся к осознанию Вселенной и тамошнего, как только ее таинственные силы ведут взаимодействие меж собой.