Темна матерія ховається всередині Великого адронного колайдера: що з'ясували фізики

Фізики провели новий експеримент на Великому адронному колайдері (ВАК), результати якого описані в журналі Physics Letters B. Це дослідження було спрямоване на пошук теоретичних частинок, що становлять темну матерію. При цьому вчені також шукають за допомогою ВАК темні фотони, тобто носії сили темної матерії. Про те, що вдалося з'ясувати вченим у рамках нового дослідження, пише Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Наразі астрофізики вважають, що 85% усієї маси Всесвіту займає саме темна матерія. Вважається, що завдяки їй існує додаткова гравітація, яка дає змогу існувати галактикам і скупченням галактик у тому вигляді, в якому ми їх знаємо. Поки що ніхто не зміг визначити, з чого складається темна матерія.

Донедавна фізики вважали, що частинками, з яких може складатися темна матерія, є вімпи, або масивні частинки, що слабо взаємодіють. Передбачалося, що вони не вступають у взаємодію з частинками звичайної матерії за допомогою жодної фундаментальної взаємодії, крім гравітаційної. Але за допомогою експериментів, проведених на БАК, учені не змогли виявити доказів існування вімпів. Тому фізики продовжили будувати теорії щодо того, з чого ж може складатися темна матерія. Тому було вирішено змінити підхід до пошуку таких теоретичних темних частинок.

Наразі вчені вважають, що частинки темної матерії не входять до складу Стандартної моделі фізики елементарних частинок. Водночас деякі моделі темної матерії припускають, що вона може взаємодіяти зі звичайною матерією за допомогою сильної взаємодії. Виходячи з цього, темна матерія може складатися з темних кварків і темних глюонів. Тобто це темна версія основних частинок, з яких складається звичайна матерія.

Автори нового дослідження створили новий метод пошуку теоретичних темних кварків і темних глюонів за допомогою зіткнень протонів усередині БАК. Коли протони рухаються всередині колайдера майже зі швидкістю світла, то вони розпадаються на кварки та глюони, що їх складають. Ті зі свого боку швидко розпадаються і створюють потік субатомних частинок, які існують дуже короткий період часу. Такі потоки частинок фізики називають струменями.

Учені припустили, що темні кварки і темні глюони можуть розпадатися і створювати суміш зі звичайних і темних частинок. Таким чином це призведе до появи напіввидимих струменів. Струмені частинок з'являються парами, і якщо поруч з'явилися б звичайний струмінь і напіввидимий струмінь, то темні частинки забрали б частину енергії, що призведе до явного енергетичного дисбалансу, оскільки темних частинок не було б видно.

Вчені провели експеримент на БАК, щоб виявити такий енергетичний дисбаланс. Поки що жодних напіввидимих струменів фізики не виявили, але це не означає, що їх не існує. Необхідно провести нові експерименти з більш ретельними вимірами, кажуть учені.

Результати дослідження показують важливі обмеження властивостей теоретичних темних частинок, які допоможуть під час майбутніх експериментів звузити пошуки невловимих частинок темної матерії.

Як уже писав Фокус, щось дивне відбувається з чорною дірою в центрі Чумацького Шляху. З неї регулярно вилітає потік потужного випромінювання, який летить у бік Землі. Вчені не могли зрозуміти 2 роки, звідки береться це випромінювання, яке не може випускати ця чорна діра, і нарешті знайшли відповідь.