Нашли частицу, идеально подходящую для темной материи
Британские физики опубликовали результаты теоретического исследования, согласно которым частицами темной материи могут быть гексакварки — гипотетические частицы, состоящие из шести кварков. Статья размещена в журнале Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. Приблизительно на 80 процентов Вселенная состоит из темной материи. Ее невозможно увидеть. Физики фиксируют ее существование только по характеру гравитационных взаимодействий между видимыми объектами — звездами и галактиками. Прежде всего, характер движения звезд говорил о том, что вокруг них сосредоточено больше массы, чем это видно. Потом появились другие факты — гравитационное линзирование, возникающее, когда свет огибает массивные объекты, такие как скопления галактик; и вращение внешних частей галактических дисков — слишком быстрое, чтобы его можно было объяснить видимой массой.
Ученые считают, что темная материя должна состоять из частиц, которые не поглощают, не отражают и не испускают свет. Поэтому поиски частицы темной материи ведутся не с помощью телескопов или коллайдеров, а расчетным путем. Британские физики-теоретики из Йоркского университета Михаил Башканов и Даниель Уоттс (Daniel Watts) предложили в качестве кандидата на роль носителя этой таинственной материи частицу гексакварк d*(2380), или гексакварк d-звезды, которую они сначала открыли теоретически, а потом, в 2014 году в Юлихском исследовательском центре в Германии удалось синтезировать похожую частицу, которая просуществовала 10-23 секунды.
Их гипотеза любопытна тем, что не требует введения никаких новых для науки концепций. Гексакварк, по мнению ученых, состоит из шести кварков — фундаментальных частиц, которые обычно соединяются в тройки, образуя протоны и нейтроны. В совокупности эти трехкварковые частицы называются барионами, и большая часть наблюдаемой материи во Вселенной состоит из них. Когда объединяются шесть кварков, они образуют частицы, называемые дибарионами. Важно, что эти частицы также являются бозонами — частицами, подчиняющимися статистике Бозе — Эйнштейна. Это значит, что гексакварки могут сочетаться самыми разными способами, не только в виде протонов и нейтронов.
Авторы предполагают, что вскоре после Большого взрыва, во время охлаждения и расширения Вселенной гексакварки d* могли сгруппироваться в большом количестве и образовать пятое состояние вещества — конденсат Бозе — Эйнштейна. "Происхождение темной материи во Вселенной — один из самых больших вопросов в науке, который до сих пор не выяснен", — приводятся в пресс-релизе слова Даниэля Уоттса. — Наши первые расчеты показывают, что конденсаты d-звезд являются новым возможным кандидатом в темную материю. Этот новый результат особенно интересен, поскольку он не требует никаких новых для физики понятий".
Известно, что конденсат Бозе — Эйнштейна образуется, когда газ бозонов низкой плотности охлаждается практически до абсолютного нуля. На этой стадии атомы переходят от их обычного состояния к совершенно неподвижному, минимально возможному квантовому состоянию. В своей статье авторы публикуют первую оценку жизнеспособности гексакварков.
"Следующим шагом будет получение лучшего понимания того, как взаимодействуют d-звезды — когда они притягиваются и когда они отталкивают друг друга, — говорит Михаил Башканов. — Мы проводим новые измерения, чтобы создать d-звезды внутри атомного ядра и посмотреть, отличаются ли их свойства, когда они находятся в свободном пространстве". Очевидно, что все эти построения пока носят теоретический характер. Но иначе, видимо, не подобраться к постижению тайны темной материи, которая может многое рассказать нам о том, как сформировалась наша Вселенная и как она работает.
