Группа ученых из Индийского института научного образования и исследований обнаружила парадокс в оценке массы темной материи — гипотетического вещества, составляющего около 25% всей Вселенной. По мнению команды, слишком “тяжелая” темная материя сделала бы невозможным взаимодействие частиц во Вселенной. Статья опубликована на портале нерецензированных научных материалов arXiv.
Современные модели космологии объясняют с помощью темной материи скорость движения звезд, галактик и других масштабных космических структур, чье поведение не согласуется с гравитацией и другими параметрами.
Идентификация темной материи остается загадкой, поскольку эксперименты, разработанные для поиска этой субстанции, ничего не обнаружили.
Эти исследования были нацелены на диапазон масс от 10 до 1000 гигаэлектронвольт (ГэВ), поскольку существование частиц с такими характеристиками было предсказано Стандартной моделью физики.
В новом исследовании команда вычислила, что фундаментальный предел массы темной материи связан с массой бозона Хиггса — элементарной частицы, которая взаимодействует почти со всеми существующими частицами и наделяет их массой в ходе этих контактов.
Масса бозона Хиггса составляет около 125 ГэВ. При взаимодействии с другими типами материи этот показатель немного меняется.
Исследователи обнаружили, что если бы частица темной материи имела массу больше нескольких тысяч ГэВ, ее вклад в массу Хиггса был бы невероятно важен, отдаляя ее от наблюдаемого значения.
И поскольку бозон Хиггса играет столь важную роль в определении многих других фундаментальных физических явлений, это по сути полностью прекратило бы взаимодействия между частицами.
По словам ученых, их открытие косвенно свидетельствует, что сверхлегкие гипотетические частицы аксионы могут быть жизнеспособным кандидатом на темную материю.
Ранее исследователи нашли способ искать следы темной материи не покидая Земли.