Частицы темной материи могут быть анапольными

«Большинство моделей темной материи предполагают, что она взаимодействуют только посредством экзотических сил, которых мы не встречаем в повседневной жизни. Анапольная темная материя использует обычный электромагнетизм, о котором вы читали даже в школе ­— ту же силу, которая позволяет магнитикам крепиться на холодильник или воздушным шарам, натертым о волосы, — к стене».

Анаполь

Так сказал Роберт Шеррер, физик-теоретик из Университета Вандербилта.

«Кроме того, такая модель дает весьма конкретные прогнозы относительно скорости, с которой темная материя должна проявляться в детекторах темной материи, спрятанных под землей по всему миру. Прогнозы показывают, что в ближайшее время существование анапольной темной материи может быть открыто или же опровергнуто в результате эксперимента».

Основная часть материи во Вселенной может быть сделана из частиц, которые обладают необычным электромагнитным полем в форме пончика — анапольным. Эта новая теория, которая наделяет частицы темной материи редкой формой электромагнетизма, стала популярней после детального анализа Шеррера и кандидата наук Чиу Ман Хо.
Анаполь

«Есть масса различных теорий о природе темной материи. Что мне нравится в этой теории — ее простота, уникальность и факт того, что ее можно проверить», — говорит Шеррер.

В статье под названием «Анапольная темная материя» физики предположили, что темная материя, невидимая форма материи, представляющая собой 85% всей материи вселенной, может состоять из частиц под названием майорановские фермионы. Их существование было предсказано еще в 30-х годах прошлого века, но с тех пор не было доказано.

Ряд физиков полагает, что темная материя состоит из майорановских частиц, но Шеррер и Хо провели детальные расчеты, которые показали, что эти частицы обладают уникальным электромагнитным полем в форме пончика под названием «анапольного». Поле дает частицам свойства, которые отличаются от свойств остальных частиц, обладающих более распространенными двойными полями (север-юг, положительное и отрицательное) и объясняет, почему частицы так сложно зафиксировать.

Фермионы — как и электроны, и кварки, — это строительные блоки материи. Их существование было предсказано Полем Дираком в 1928 году. Десятью годами позже, незадолго до таинственного исчезновения в море, итальянский физики Этторе Майорана немного изменил формулировку Дирака, вследствие чего предположил существование электрически нейтрального фермиона. С тех пор физики долгое время искали майорановские фермионы. Основным кандидатом на этот пост была нейтрино, но ученые не смогли определить основную природу этой неуловимой частицы.

Существование темной материи впервые было предложено также в 30-х годах, чтобы объяснить расхождения в скорости вращения галактических кластеров. Впоследствии астрономы обнаружили, что скорость, с которой звезды вращаются вокруг отдельных галактик, также не вписывается в предсказанную модель. Детальное наблюдение показало, что звезды, которые находятся дальше от центра галактики, движутся с гораздо более высокой скоростью, чем предсказывалось на основе данных о видимой материи, из которой состоят галактики. Стало очевидно, что существует огромное количество невидимой «темной» материи, которая и была бы самым простым способом объяснить неувязку.

Ученые предположили, что темную материю нельзя увидеть в телескоп, поскольку она не особо взаимодейстует со светом и другим электромагнитным излучением. По сути, астрономические наблюдения основывались на возможности того, что у частиц темной материи вовсе нет электрического заряда.

Совсем недавно ряд физиков предположил, что у частиц темной материи нет электрического заряда, но есть электрический или магнитный диполь. Единственная проблема в том, что даже эти, более сложные, модели не работают для майорановских частиц. И эта одна из причин того, что Хо и Шеррер решили пристальнее взглянуть на темную материю с анапольным магнитным моментом.

«Хотя майорановские фермионы электрически нейтральны, фундаментальная симметрия природы запрещает их приобретать любые электромагнитные свойства, кроме анаполя», — говорит Хо.

Существование магнитного анаполя было предсказано советским физиком Яковом Зельдовичем в 1958 году. С тех пор анаполи находили в магнитной структуре ядер атомов цезия-133 и иттербия-174.

Частицы с обычным электрическим и магнитным диполем взаимодействуют с электромагнитном поле даже в стационарном состоянии. Частицы с анаполем — не взаимодействуют. Они должны двигаться для взаимодействия, и чем быстрее — тем сильнее взаимодействие. В результате, анапольные частицы должны быть намного более интерактивными в первые дни мироздания и постепенно становиться менее активными по мере расширения и охлаждения Вселенной.

Частицы анапольной темной материи, предложенные Хо и Шеррером, должны были аннигилировать в ранней Вселенной, как и другие предложенные частицы темной материи, а оставшиеся частицы — составить то, что мы называем темной материей сегодня. Но поскольку темная материя движется очень медленно на сегодняшний день, и поскольку анапольное взаимодействие зависит от скорости движения материи, эти частицы вполне могли оставаться за пределами видимости радаров ученых.

Напомним, не так давно появился некто Эрик Вайнштейн, чья теория также намерена перевернуть традиционное понимание (или непонимание) принципов темной материи.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.