Ми знаємо, що темна матерія існує. Більше того, вченим важко буде пояснити, що пояснює гравітаційні ефекти, які вони звичайно бачать під час роботи в космосі.
Десятиліттями вчені прагнули довести його існування, розбивши протони разом у Великому адронному колайдері. На жаль, ці зусилля не дали конкретних доказів.
Отже, може бути час переосмислити темну матерію. А фізики Девід М. Джейкобс, Глен Д. Старкман та Брайан Лінн із університету Кейс-Західний резерв мають теорію, яка робить це саме так, навіть якщо це звучить трохи дивним чином.
У своєму новому дослідженні вони стверджують, що замість темної матерії, що складається з елементарних частинок, які невидимі і не випромінюють і не поглинають світло та електромагнітне випромінювання, вона набуває форми шматочків речовини, які широко варіюються за масою та розміром.
Як відомо, існує багато провідних кандидатів у те, яка темна речовина може бути, яка варіюється від слабко взаємодіючих масивних частинок (ака WIMP) до осей. Ці кандидати є привабливими, особливо WIMP, оскільки існування таких частинок може допомогти підтвердити теорію суперсиметрії - що, в свою чергу, може допомогти привести до діючої Теорії всього (ToE).
Але поки що не отримано жодних доказів, які б остаточно підтверджували існування будь-якого. Окрім необхідності для того, щоб загальна відносність працювала, ця невидима маса здається, що вміст залишається невидимим для виявлення.
На думку Джейкобса, Старкмена та Лінн, це може вказувати на те, що темна речовина існує у царині нормальної матерії. Зокрема, вони розглядають можливість того, що темна речовина складається з макроскопічних об'єктів, які вони називають "макросами" - які можна охарактеризувати відповідно в одиницях грамів і квадратних сантиметрів.
Макроси не тільки значно більше WIMPS та аксіонів, але потенційно можуть бути зібрані з частинок у Стандартній моделі фізики частинок - таких як кварки та лептони з раннього Всесвіту - замість того, щоб вимагати від нової фізики пояснення їх існування. WIMPS і аксіони залишаються можливими кандидатами для темної матерії, але Джейкобс і Старкман стверджують, що є причина шукати в іншому місці.
"Можливість того, що темна матерія може бути макроскопічною і навіть виходити зі стандартної моделі, є старою, але захоплюючою", - заявив Старкман для Space Magazine електронною поштою. "Це найекономічніша можливість, і за умови нашої невдалості знайти кандидатів із темної матерії в наших детекторах темної матерії або зробити їх у наших прискорювачах, саме ця заслуговує нашої оновленої уваги".
Після усунення більшості звичайних речовин - включаючи невдалих Юпітерів, білих карликів, нейтронних зірок, зоряних чорних дір, чорних дір у центрах галактик та нейтрино з великою масою - як можливих кандидатів, фізики зосередили свою увагу на екзотиці.
Тим не менш, матерія, яка була десь між звичайними та екзотичними - родичами нейтронних зірок або великих ядер, - залишилася на столі, зазначив Старкман. "Ми кажемо родичів, тому що вони, мабуть, мають значну домішку дивних кварків, які робляться у прискорювачах і зазвичай мають надзвичайно коротке життя", - сказав він.
Хоча дивні кварки дуже нестійкі, Старкман вказує, що нейтрони також є дуже нестабільними. Але в гелі, зв’язаному зі стійкими протонами, нейтрони залишаються стабільними.
"Це відкриває можливість того, що в ранньому Всесвіті була створена стабільна дивна ядерна речовина, і темна речовина - це не що інше, як шматки дивної ядерної речовини або інших пов'язаних з ними станів кварків, або баріонів, які самі складаються з кварків", - сказав Старкман.
Така темна матерія відповідала б стандартній моделі.
Це, мабуть, найпривабливіший аспект теорії Макроса: уявлення про те, що темна матерія, від якої залежить наша космологічна модель Всесвіту, може бути доведена без необхідності додаткових частинок.
І все-таки думка про те, що Всесвіт заповнена кучерявою, невидимою масою, а не незліченною кількістю невидимих частинок, робить всесвіт дещо чужішим, чи не так?
