Предложен самый тяжелый кандидат на звание темной материи

Ученые выдвинули гипотезу, что тяжелая материя может состоять из сверхтяжелых частиц гравитино, существование которых до сих пор не доказано.

Темная материя, согласно теориям, составляет почти 26% массы нашей Вселенной в соответствии с измерениями гравитационного притяжения. Однако происхождение этой материи и составляющие ее частицы до сих пор не известны. Новое исследование предполагает, что секрет может крыться за рамками устоявшейся физической теории — Стандартной модели. Лежащие за ее пределами законы принято называть «новой физикой».

Стандартная модель физики частиц охватывает строительные блоки материи и силы, которые удерживают их вместе. В ней говорится, что существует шесть различных кварков и шесть лептонов, которые сгруппированы в три «семейства». Однако материя вокруг нас и мы сами в конечном счете составлены только из трех частиц из первого семейства: высокого и низкого кварков и электрона, который является членом семейства лептонов. Выйти за рамки этой модели и открыть новые частицы уже давно пытается группа ученых, работающих на Большом адронном коллайдере (БАК).

Ранняя работа физиков представила гипотезу, постулирующую существование сверхмассивных гравитино, которые могут быть весьма необычными кандидатами для темной материи. Во второй публикации, которая недавно появилась в журнале Physical Review D, они также изложили предложение о том, как отслеживать эти гравитино.

В своей работе исследователи берут на вооружение старую идею лауреата Нобелевской премии Мюррея Гелл-Манна, основанную на теории «N=8 Супергравитации». Один из ключевых элементов их гипотезы — новый тип бесконечномерной симметрии, который призван объяснить существование всех известных сегодня кварков и лептонов. Теория показала, что компонентом темной материи должна быть элементарная частица, обнаружить которую не удается из-за ее слабого взаимодействия с обычной материей.

Ученые предполагают, что темная материя целиком состоит из тяжелых гравитино — частиц, обуславливающих гравитационное притяжение. В отличие от ранее предлагаемых кандидатов, такие частицы хорошо взаимодействуют с обычной материей. Но их большая масса означает, что эти частицы могут возникать во Вселенной в небольшой «концентрации». В противном случае они «затмевают» Вселенную и, таким образом, приводят к ее раннему коллапсу. По словам авторов работы, для объяснения темной материи во Вселенной и Галактике, на самом деле, достаточно было бы наличия одной такой частицы на 10 тысяч кубических километров. Обнаружить сверхтяжелые гравитино ученые предлагают с помощью измерений глубоко под землей, так как эти частицы движутся намного медленнее, чем скорость света.