Тёмная материя и Большой адронный коллайдер: гипотеза о странных сбоях

Внутри Большого адронного коллайдера — семидесятидвухкилометрового кольца, пролегающего под землёй на границе Швейцарии и Франции, — годами регистрируют необъяснимые сбои. Физики называют их UFO, что расшифровывается как «неопознанные падающие объекты»: внезапные потери пучка протонов, которые списывают на попадание микроскопической пыли. Однако остаётся вопрос: что именно стряхивает эту пыль в одном из самых чистых и точных инструментов, созданных человечеством?

Физики Сюньюй Лян и Ариэль Житницкий из Университета Британской Колумбии предложили гипотезу, которая не вписывается в привычные объяснения. По их мнению, причиной может быть тёмная материя — точнее, гипотетическая форма, известная как аксионно-кварковые нуггеты. Это плотные макроскопические объекты массой до килограмма, которые, согласно теории, могут проходить сквозь Землю, не оставляя видимых следов.

Авторы подсчитали: если такой объект пролетит сквозь Землю в пределах ста километров от коллайдера, он создаст слабую акустическую ударную волну. Этого может быть достаточно, чтобы чуть заметно сотрясти ускоритель и стряхнуть пылинки в пучок протонов. Сравнивая коллайдер с гигантскими и хрупкими швейцарскими часами, они пояснили: «В нашей модели фрагмент тёмной материи, проходящий через Землю в десятках километров, может создать крошечную вибрацию — как лёгкий стук по столу под часами».

По расчётам, такие события должны оставлять характерный «отпечаток»: три и более коррелирующих сбоя в пределах двух секунд в последовательных точках двадцатисемикилометрового тоннеля, причём сила сигнала должна быть примерно в пять раз выше фонового шума. Для проверки не потребуется нового оборудования — у коллайдера уже есть система мониторинга пучка, установленная для других целей. Авторы предлагают пересмотреть архивные данные о сбоях и надеются, что их подход можно применить и на других крупных ускорителях, создав сеть акустических детекторов тёмной материи.

Официальные объяснения сбоев в работе коллайдера давно вызывают вопросы. Каждый раз, когда фиксируется нештатная потеря пучка, говорится о случайно попавшей пыли, хотя коллайдер находится в условиях сверхвысокого вакуума. Теперь предложена альтернатива — гипотеза о тёмной материи, которая может объяснить то, что официальная наука предпочитает называть «досадными помехами».