Темная материя плотнее чем думали — это поможет в ее поисках
Звезды и межзвездное вещество — это всего лишь 5% во Вселенной, а около 95% — это то, что невозможно обнаружить никакими наблюдениями, темная материя и темная энергия. По оценкам ученых, из них примерно 68% — это темная энергия, которая отвечает за ускоренное расширение Вселенной. Еще 27% — темная материя, существование которой было выведено из наблюдения, что обычной материи в галактиках, включая Млечный Путь, намного меньше, чем требуется гравитации для удержания галактик вместе.
Темную материю нельзя обнаружить никакими существующими сейчас приборами. Аргументы в пользу ее существования убедительны, потому что они получены из астрофизических и космологических наблюдений, проведенных в разных масштабах и в разное время в нашей Вселенной. «Темная» — потому что субстанция пока неизвестная, невидимая. Однако ученые не останавливаются и продолжают ее искать.
Теперь исследователи из Сассекского университета смогли узнать еще больше о темной материи. У них получилось сузить диапазон масс, в котором могут находиться составляющие ее частицы. Чтобы точнее вычислить пределы массы частиц, исследователи предположили, что на темную материю воздействует одна лишь сила — квантовая гравитация.
Таким образом, авторы работы впервые в научном мире использовали знания о квантовой гравитации для расчета диапазона масс темной материи. Квантовая гравитация — это область исследований, которая пытается объединить две концепции Эйнштейна: квантовую физику и общую теорию относительности гравитации.
Исходя из своего предположения, исследователи подсчитали, что частицы темной материи имеют массу от 10^-3 эВ до 10^7 эВ (электронвольт). Раньше предполагалось, что этот диапазон составляет от 10^-24 эВ до 10^19 ГэВ, то есть субстанция оказалась гораздо плотнее, чем думали ученые.
Нижняя граница массы вычислялась, исходя из возможности действия на частицы неизвестной силы, а верхняя — из времени жизни частиц-кандидатов на роль темной материи. Раньше предполагалось, что темная материя может быть сверхлегкой или сверхтяжелой, но получается, что эти теории неверные, если, конечно, на нее не воздействует некая еще неизвестная науке сила.
Это открытие поможет ограничить область поиска темной материи, но также ученые смогут выявить существование во Вселенной неизвестной пятой силы (конечно, если она существует).
Принято считать, что в настоящее время во Вселенной действует четыре основные силы — фундаментальные взаимодействия: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. Обнаружение неизвестной сейчас пятой силы может даже послужить толчком к открытию новой области физики для ее изучения.
Уточнение диапазона масс исключает теорию, согласно которой один из кандидатов на роль частиц темной материи — вимпы, гипотетические слабовзаимодействующие массивные частицы (последние чувствительные эксперименты ограничили массу вимпов диапазоном от 10^10 до 10^12 эВ).
Подписаться