Что, если темной материи не существует?

темная материя

Одной из самых больших загадок во Вселенной является так называемая темная материя. Необнаруживаемая, ее нельзя увидеть, потому что она не излучает никакого излучения и не взаимодействует с обычным веществом, кроме гравитационного уровня. Может ли нечто подобное существовать во Вселенной?

В октябре 2016 года у многих астрофизиков появилось разочарование. Результаты, опубликованные в августе и сентябре тремя группами ученых, выявили последнюю неудачу за более чем 70 лет поисков любой подсказки, которая, без сомнения, доказывает существование темной материи. Три эксперимента проводились в течение трех лет со стоимостью около 30 миллионов евро, к которым нужно было добавить техническое обслуживание, и три междисциплинарных группы ученых: большой подземный эксперимент Xenon, или LUX, расположенный недалеко от города Лид, в Южная Дакота (США), PandaX-II в провинции Сычуань, Китай; и XENON100, расположенный в Национальной лаборатории Гран-Сассо в Италии. Три эксперимента, которые якобы могут обнаружить частицы с массой в 40 или 50 раз большей, чем у протона, не смогли получить даже малейшего прямого намека на существование темной материи. По крайней мере, такие, которые надеется найти подавляющее большинство ученых, работающих в этой области, — частицы, называемые вимпами (WIMP).

Несмотря на это, астрономы обнаружили намеки на темную материю в каждом уголке Вселенной, и теперь считается, что она ответственна за более чем 90% общей массы скоплений галактик. Проблема возникает, когда задают простой вопрос: что такое темная материя?

Уже известно, что фантазия свободна и на бумаге то, что пишешь, и в этой области лихорадочные умы исследователей разгулялись: от маломассивных звезд до черных дыр, проходящих через холодные пылинки или экзотические частицы в смелых мечтах физиков-теоретиков в охоте на эту пропавшую материю — одна из важнейших проблем современной астрофизики. То, что они не знают, что это такое, не мешает космологам классифицировать его на два типа: горячее и холодное. Это два космологических термина, обозначающих скорость, с которой движутся частицы. Если у них масса порядка протона, то они будут двигаться медленно: это холодная материя. Но если легче, они будут двигаться со скоростями, близкими к скорости света — это горячая материя. Самый популярный кандидат на горячую темную материю — нейтрино,  хотя в настоящее время он не очень популярен. Сейчас эксперты склоняются на сторону холодной темной материи, потому что модель Вселенной, возникающая из нее, согласуется с флуктуациями космического микроволнового фонового излучения. И, конечно же, вопрос на миллион долларов: из чего состоит эта холодная темная материя? Потому что она не может быть материей, какой мы ее знаем...

Вот тут-то и появляются вимпы (слабо взаимодействующие массивные частицы). Под этим названием сгруппирована целая коллекция частиц большой массы, которые рождаются из уравнений специалистов по суперсимметрии, одной из попыток объединить все составляющие материи и четыре силы природы под единым математическим выражением. Чтобы это имело смысл, теории суперсимметрии предсказывают существование как минимум в два раза большего количества субатомных частиц, чем мы знаем, поскольку каждая частица имеет то, что они называют своим суперсимметричным партнером: таким образом,   фотон  сопровождается фотоном, нейтрино нейтралино и электрон s-электроном... Единственная и незначительная проблема в том, что ни один еще не открыт. Более того, все ожидали найти какое-то указание на его существование на LHC, большом ускорителе в Женеве, но после Хиггса у физиков нет ничего суперсимметричного. Некоторые оправдываются тем, что еще слишком рано; другие, что суперсимметрия находится в упадке.

Как бы то ни было, надежда на вимпов, великой белой надежды темной материи, становится все меньше и меньше. То, что их не наблюдали и что суперсимметрия продолжает играть сумасшедшую роль и не появляется никаких доказательств ее реальности, заставляет многих терять терпение.

Конечно, теория все еще может быть расширена, чтобы соответствовать экспериментальным разочарованиям, так что у нас, вероятно, какое-то время будет суперсимметрия. Но есть и другие, не столь оптимистичные. Астрофизик-теоретик Дэн Хупер из чикагской лаборатории Ферми ясно дал понять: «Все эти годы мы искали тип темной материи в соответствии с нашими лучшими предположениями, и теперь мы начинаем задаваться вопросом, не ошибаемся ли мы». Судя по всему, 30 лет нулевого результата не обескуражили его преследователей. Теперь некоторые новые расчеты — самые сложные на сегодняшний день — опубликованные в 2016 году в журнале Nature Золтаном Фодором и его сотрудниками, определили, что при определенных предположениях масса аксиона может быть в десять раз больше, чем ожидалось. Это делает эксперимент ADMX тщетным, так как он был разработан для обнаружения более легкой частицы. Конечно, эта статья — карт-бланш для финансирования новых детекторов аксионов.

Охотники за темной материей не в состоянии уныния и неудачи служат им для разработки новых и все более чувствительных детекторов. Сейчас есть некоторые исследователи, которые заботятся о здоровье и считают, что темная материя, даже если она есть, мы никогда не сможем ее обнаружить: «Возможно, единственный способ увидеть темную материю — это ее гравитационные эффекты», говорит астрофизик элементарных частиц из Университета Олбани (США) Мэтью Шидагис. Это делает ее призраком более великим, чем отец Гамлета, что заставляет некоторых, очень немногих, осмелиться сформулировать немыслимое: что темной материи просто не существует.

Эта небольшая группа физиков считает абсурдным полагать, что существует тип материи, которая не видима и не взаимодействует с обычной материей (кроме гравитации). Одним из таких скептиков был пакистанец, лауреат Нобелевской премии по физике Абдус Салам, который сравнил ее с невидимыми джиннами из «Тысячи и одной ночи». Так как же объяснить наблюдения, говорящие о ее существовании? Они просто заявляют, что нужна новая физика, что общая теория относительности Эйнштейна (основа современной космологии) должна быть модифицирована, когда речь идет о больших расстояниях. Поэтому мы должны признать, что у нас нет полной теории гравитации.

Правда в том, что обе возможности весьма радикальны. С одной стороны, мы должны предположить, что в масштабах галактик и скоплений гравитация действует не так, как мы думаем; с другой стороны, если мы хотим сохранить наши теории в неприкосновенности, мы должны постулировать существование совершенно неизвестного типа материи, которая обладает такими невероятными свойствами как то, что ее нельзя обнаружить, поскольку она не поглощает и не излучает энергию; тип материи, о которой спустя более 80 лет мы до сих пор не знаем, что это такое, и нет прямых доказательств того, что она действительно существует.

Источник: doi: 10.1038/nature20115 

А также рекомендуем:
стать миллионером
Ученые тоже могут стать миллионерами, если выиграют один из сочных призов, объявленных для них по всему миру. Конечно, если вы хотите быть одним из них, вам придется хорошо выбрать свою ...
Подробнее
гиперзвук ракета
Новый объект, название и местонахождение которого остаются в секрете, может имитировать экстремальные условия полета на скорости 5 Маха или выше на больших высотах.Китай добился значительного прогресса в тестировании и разработке ...
Подробнее
редкая морская свинья
В мире осталось всего 10 калифорнийских морских свиней (вакит), но генетический анализ показывает, что маленькие морские свиньи не обязательно обречены на вымирание, до тех пор, пока они перестанут попадать в ...
Подробнее
первый грызун
Нам жаль вас разочаровывать, но мы можем сказать, что у нас нет названия и идентификатора первого млекопитающего. На самом деле, у самого вопроса есть сложности, которые приводят нас к захватывающим ...
Подробнее
фотосинтез у животных
Помимо известного примера «Elysia chlorotica», есть еще много животных, которые захватывают хлоропласты или клетки водорослей для осуществления фотосинтеза.Обычно считалось, что единственными организмами, способными к фотосинтезу, были цианобактерии, водоросли и растения. ...
Подробнее
Стать миллионером, будучи ученым
Китай стоит гиперзвуковую аэродинамическую трубу, ее местонахождение неизвестно
По этой причине на всей планете осталось всего
Какое животное было первым млекопитающим?
3 животных, которые занимаются фотосинтезом


Вы можете пропустить чтение записи и оставить комментарий. Размещение ссылок запрещено.

Оставить комментарий

Учтите! Комментарии публикуются только после проверки на спам.

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :schu: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :njam: :mrgreen: :lol: :laila: :idea: :grin: :gaf: :foto: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: