Из чего состоит темная материя: Новая и простая теория
Физики-теоретики из Университета Вандербильта — Роберт Шеррер (Robert Scherrer) и Чу Ман Хо (Chiu Man Ho), сделавшие такое предположение, опубликовали его подробный теоретический анализ в журнале Physics Letters B.
По мнению авторов работы, темная материя — практически не взаимодействующая с электромагнитным излучением невидимая форма материи, составляющая 85% всей материи во Вселенной, — состоит из пока не обнаруженных частиц — фермионов Майораны.
Фермионами являются электроны и кварки — элементарные частицы, из которых состоит обычная окружающая нас материя. Уравнение, описывающее поведение фермионов, было открыто Полем Дираком в 1928 году. Через десять лет итальянский физик Этторе Майорана, развивший теорию Дирака, предсказал существование электрически нейтрального фермиона, названного по его имени фермионом Майораны.
Некоторые физики уже высказывали предположение, что темная материя состоит из частиц Майораны. Теория запрещает фермионам Майораны иметь не только электрический заряд, но и электрический или магнитный дипольный момент. Идея Шеррера и Хо состоит в том, что эти частицы, оставаясь в целом электрически нейтральными, могут иметь тороидальное электромагнитное поле. Такая форма поля — анаполь — отличает их от всех известных частиц и объясняет, почему частицы темной материи так трудно обнаружить.
Существование электромагнитного анаполя предсказал советский физик Яков Зельдович в 1958 году. С тех пор анапольные свойства были обнаружены только у ядер атомов цезия-133 и иттербия-174.
По теории Шеррера и Хо анапольные частицы темной материи, в отличие от обычных частиц, взаимодействуют с электромагнитным полем только тогда, когда они движутся. Чем больше их скорость, тем сильнее взаимодействие. По этой причине анаполи должны были активно участвовать в электромагнитных взаимодействиях на ранних этапах существования Вселенной и становиться все менее активными по мере ее расширения и охлаждения.
Шеррер и Хо считают достоинством своей теории простоту и отсутствие в ней, в отличие от многих других теорий темной материи, экзотических, ранее не наблюдавшихся, взаимодействий. Их модель дает точные предсказания того, как должны проявляться электромагнитные свойства анапольных частиц в экспериментах. Ученые уверены, что частицы с предсказанными ими свойствами, если они действительно существуют, могут быть обнаружены в ближайшее время с помощью подземных детекторов темной материи.
По сообщению Vanderbilt University