Темная материя скрывается внутри Большого адронного коллайдера: что выяснили физики

Физики провели новый эксперимент на Большом адронном коллайдере (БАК), результаты которого описаны в журнале Physics Letters B. Это исследование было направлено на поиск теоретических частиц, составляющих темную материю. При этом ученые также ищут с помощью БАК темные фотоны, то есть носители силы темной материи. О том, что удалось выяснить ученым в рамках нового исследования, пишет Space.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Сейчас астрофизики считают, что 85% всей массы Вселенной занимает именно темная материя. Считается, что благодаря ей существует дополнительная гравитация, которая позволяет существовать галактикам и скоплениям галактик в том виде, в котором мы их знаем. Пока что никто не смог определить из чего состоит темная материя.

До недавнего времени физики считали, что частицами, из которых может состоять темная материя, являются вимпы или слабо взаимодействующие массивные частицы. Предполагалось, что они не вступают во взаимодействие с частицами обычной материи с помощью ни одного фундаментального взаимодействия, кроме гравитационного. Но с помощью экспериментов, проведенных на БАК, ученые не смогли обнаружить доказательств существования вимпов. Поэтому физик продолжили строить теории относительно того, из чего же может состоять темная материя. Поэтому было решено изменить подход к поиску таких теоретических темных частиц.

Сейчас ученые считают, что частицы темной материи не входят в состав Стандартной модели физики элементарных частиц. В то же время некоторые модели темной материи предполагают, что она может взаимодействовать с обычной материей с помощью сильного взаимодействия. Исходя из этого, темная материя может состоять из темных кварков и темных глюонов. То есть это темная версия основных частиц, из которых состоит обычная материя.

Авторы нового исследования создали новый метод поиска теоретических темных кварков и темных глюонов с помощью столкновений протонов внутри БАК. Когда протоны двигаются внутри коллайдера почти со скоростью света, то они распадаются на составляющие их кварки и глюоны. Те в свою очередь быстро распадаются и создают поток субатомных частиц, которые существуют очень короткий период времени. Такие потоки частиц физики называют струями.

Ученые предположили, что темные кварки и темные глюоны могут распадаться и создавать смесь из обычных и темных частиц. Таким образом это приведет к появлению полувидимых струй. Струи частиц появляются парами, и если рядом появились бы обычная струя и полувидимая струя, то темные частицы унесли бы часть энергии, что приведет к явному энергетическому дисбалансу, поскольку темных частиц не было бы видно.

Ученые провели эксперимент на БАК, чтобы обнаружить такой энергетический дисбаланс. Пока что никаких полувидимых струй физики не обнаружили, но это не означает, что их не существует. Необходимо провести новые эксперименты с более тщательными измерениями, говорят ученые.

Результаты исследования показывают важные ограничения свойств теоретических темных частиц, которые помогут во время будущих экспериментов сузить поиски неуловимых частиц темной материи.

Как уже писал Фокус, что-то странное происходит с черной дырой в центре Млечного Пути. Из нее регулярно вылетает поток мощного излучения, который летит в сторону Земли. Ученые не могли понять 2 года, откуда берется это излучение, которое не может выпускать данная черная дыра, и наконец-то нашли ответ.