Предложиха нов модел на тъмната материя

Астрофизици смятат, че около 80% от веществото в нашата Вселена се състои от загадъчните тъмна материя и тъмна енергия, които не могат да се видят или почувстват от човешките сетива или научните уреди.

„Тъмната материя досега не е откривана дори в лаборатория. Ние предполагаме нейното наличие от астрономическите наблюдения“, разказва Михаил Медведев, професор по физика и астрономия на Канзаския университет, публикувал изследването си във Physical Review Letters.

Медведев е предложил нов модел на тъмната материя, който той самият нарича „многокомпонентна тъмна материя от смесени аромати“.

„Тъмната материя е неизвестна материя, по-скоро нова елементарна частица или частици, невлизащи в Стандартния модел – казва Медведев. – Тя никога не е наблюдавана непосредствено, но е известна по гравитацията, която предизвиква във Вселената. Многобройни експерименти по цял свят се опитват да определят непосредствено тъмната материя.“

Теорията на Медведев се опира на поведението на елементарните частици. Според разпространения днес Стандартен модел на физиката елементарните частици са представени като кварки, лептони и калбровъчни бозони – строителните материали на атома. Свойствата, или „ароматите“, на кварките и лептоните са склонни да се променят, тъй като могат да се съединяват помежду си – това явление се нарича „смесване на аромати“.

„Във всекидневието сме свикнали, че всяка частица или атом притежава определена маса – казва Медведев. – Частиците със смесени аромати са странни – те имат няколко маси едновременно и това води до увлекателен и необичаен ефект.“

Медведев сравнява смесването на ароматите с бяла светлина, която съдържа няколко цвята и може да образува дъга.

„Ако бялото беше особен аромат, тогава червеното, зеленото и синьото биха били с различни маси – едно, две и три – които се смесват, създавайки бяла светлина. Изменяйки пропорциите на червеното, зеленото и синьото в смес, може да се направят различни цветове, или аромати, различни от бялото.“

Медведев твърди, че кандидати за тъмна материя може да са смесени аромати – такива като неутралиното, аксионите и стерилните неутрино.

„Всъщност това са най-възможните кандидати, за които постоянно се говори – продължава Медведев. – По-рано сме открили, че частиците със смесени аромати могат „квантово да се изпаряват“ от гравитационния кладенец, ако се „смесят“ – тоест да се сблъскат с друга частица. Това е забележителен резултат, както ако кораб от материя смесени аромати, вместо дълго и бавно да се носи в Космоса, се окаже там бързо без всякакви усилия.“

Медведев включил физическия процес на квантовото изпарение в „космологичен цифров код“ и провел моделиране със суперкомпютър.

Ученият твърди, че тъмната материя може да взаимодейства с барионната изключително слабо и именно затова още не могат да я открият, независимо от многобройните експерименти. Затова физиците са разработили работен модел на напълно невзаимодействаща, студена тъмна материя с космологична константа, която нарекли „модел Lambda-CDM“.

Но този модел невинаги се съгласувал с данните от наблюденията, докато работата на Медведев не решила старата и проблемна загадка.

„Нашите резултати показаха, че моделът на двукомпонентна тъмна материя от смесени аромати разрешава всички актуални проблеми на модела Lambda-CDM“, разказва ученият.