Мы знаем, что темная материя существует. Более того, ученым будет сложно объяснить, что объясняет гравитационные эффекты, которые они обычно видят на работе в космосе.
В течение десятилетий ученые пытались доказать его существование, разбивая протоны вместе в Большом адронном коллайдере. К сожалению, эти усилия не предоставили каких-либо конкретных доказательств.
Следовательно, возможно, пришло время переосмыслить темную материю. А у физиков Дэвида М. Джейкобса, Гленна Д. Старкмана и Брайана Линна из Университета Case Western Reserve есть теория, которая делает именно это, даже если это звучит немного странно.
В своем новом исследовании они утверждают, что вместо темной материи, состоящей из элементарных частиц, которые невидимы и не испускают и не поглощают свет и электромагнитное излучение, он принимает форму кусков материи, которые сильно различаются по массе и размеру.
В настоящее время существует много ведущих кандидатов на то, какой может быть темная материя, начиная от слабо взаимодействующих массивных частиц (или WIMP) до аксионов. Эти кандидаты привлекательны, особенно WIMP, потому что существование таких частиц может помочь подтвердить теорию суперсимметрии, что, в свою очередь, может привести к созданию Теории всего (ToE).
Но до сих пор не было получено никаких доказательств, которые бы окончательно доказывали существование того или другого. Помимо того, что это необходимо для работы Общей теории относительности, эта невидимая масса, по-видимому, остается невидимой для обнаружения.
Согласно Джейкобсу, Старкману и Линн, это может указывать на то, что темная материя существует в сфере нормальной материи. В частности, они рассматривают возможность того, что темная материя состоит из макроскопических объектов, которые они называют «Макросами», которые могут быть охарактеризованы в граммах и квадратных сантиметрах соответственно.
Макросы не только значительно больше, чем WIMPS и аксионы, но потенциально могут быть собраны из частиц в Стандартной модели физики элементарных частиц - таких как кварки и лептоны из ранней вселенной - вместо того, чтобы требовать от новой физики объяснения их существования. WIMPS и аксионы остаются возможными кандидатами на темную материю, но Джейкобс и Старкман утверждают, что есть причина искать в другом месте.
«Возможность того, что темная материя может быть макроскопической и даже появиться из Стандартной Модели, является старой, но захватывающей», - сказал Старкман по электронной почте Space Magazine. «Это наиболее экономичная возможность, и, несмотря на нашу неспособность найти кандидатов в темную материю в наших детекторах темной материи или сделать их в наших ускорителях, она заслуживает нашего нового внимания».
После устранения большинства обычных веществ, в том числе неудачных Юпитеров, белых карликов, нейтронных звезд, звездных черных дыр, черных дыр в центрах галактик и нейтрино с большой массой, в качестве возможных кандидатов физики обратили свое внимание на экзотику.
Тем не менее, по словам Старкмана, на столе осталось что-то среднее между обычным и экзотическим - родственниками нейтронных звезд или крупных ядер. «Мы говорим о родственниках, потому что они, вероятно, имеют значительную примесь странных кварков, которые сделаны в ускорителях и обычно имеют очень короткую жизнь», - сказал он.
Хотя странные кварки очень нестабильны, Старкман отмечает, что нейтроны также очень нестабильны. Но в гелии, связанном со стабильными протонами, нейтроны остаются стабильными.
«Это открывает возможность того, что стабильная странная ядерная материя была создана в ранней Вселенной, и темная материя - не что иное, как куски странной ядерной материи или других связанных состояний кварков или барионов, которые сами состоят из кварков», - сказал Старкман.
Такая темная материя будет соответствовать стандартной модели.
Это, пожалуй, самый привлекательный аспект теории Макроса: представление о том, что темная материя, от которой зависит наша космологическая модель Вселенной, может быть доказана без необходимости в дополнительных частицах.
Тем не менее, идея о том, что вселенная заполнена массивной, невидимой массой, а не бесчисленными невидимыми частицами, делает вселенную немного странной, не так ли?
