Нова хипотеза за тъмната материя

Тъмната материя си остава една от най-упоритите загадки в космологията. Изглежда, че тя наистина съществува, защото как иначе да си обясним ускоряването на разширяването на Вселената, но въпреки всички усилия на учените тя засега не може да бъде открита с каквито и да било експерименти. Международен екип от физици предложи нов кандидат за ролята на тъмната материя – HYPER (HighlY Interactive ParticlE Relics), или „реликтови частици с високо взаимодействие“.

Моделът HYPER, разработен от учени от Университета в Мичиган (САЩ) и Университета в Майнц (Германия), предполага, че в ранната Вселена, малко след формирането на тъмната материя, нейната силата на взаимодействието с нормалната материя драстично се е увеличила. Това означава, че, от една страна, тъмната материя може да бъде открита чрез сега съществуващите методи, а от друга, моделът обяснява защо има толкова много частици тъмна материя.

Едно от възможните обяснения за появата на тъмната материя може да бъде хипотетичен фазов преход, съобщи Phys.org. Това не е най-популярната хипотеза в космологията, но тя се поддържа от модела HYPER. Ако обаче тъмната материя е взаимодействала твърде много с нормалната материя, нейното количество в ранната Вселена би било твърде малко, което противоречи на астрофизичните наблюдения. А ако количеството е било толкова голямо, колкото е необходимо, взаимодействието е щяло да бъде твърде слабо и в този случай частиците тъмна материя е невъзможно да бъдат открити със съвременните инструменти.

„Основната идея на модела HYPER е, че взаимодействието внезапно се прекъсва. Това ни позволява да вземем най-доброто от двете най-популярни хипотези: необходимото количество тъмна материя и силното взаимодействие, което може да бъде наблюдавано“, заяви Робърт Макгахи, един от изследователите.

Във физиката на елементарните частици взаимодействието обикновено се осъществява чрез определена частица, т.нар. Медиатор или посредник. Същото важи и за взаимодействието между тъмната и обикновената материя. Както формирането на тъмната материя, така и нейното откриване зависят от този посредник, а силата на взаимодействието зависи от неговата маса: колкото е по-голяма е тя, толкова по-слабо е взаимодействието.

Медиаторът трябва да бъде достатъчно тежък, за да се появи необходимото количество тъмна материя, а след това да стане достатъчно лек, за да бъде открита самата тъмна материя. Решението е: фазов преход след образуването на тъмната материя, по време на който масата на медиатора внезапно намалява.

Друга хипотеза за тъмната материя е дело на още един международен екип от физици. Те предполагат, че тя може да се състои от свръхлеки тъмни фотони, които за разлика от обикновените фотони имат маса. Учените смятат, че свръхлекият тъмен фотон, чиято маса е с 20 порядъка по-малка от тази на електрона, е отличен кандидат за ролята на частица от тъмната материя. Свойствата му се обясняват много добре с помощта на данните от направените със суперкомпютър хидродинамични пресмятания.