Российские ученые из НИЯУ МИФИ вместе с коллегами из Южного федерального университета и физиками из Италии и Франции под руководством главного научного сотрудника Института физики ЮФУ, профессора МИФИ Максима Хлопова, для объяснения природы темной материи предложили не просто новую частицу, а целую «темную химию» — «периодическую таблицу» для невидимой Вселенной, состоящую из «темных атомов».
Много лет астрофизики бьются над главной головоломкой мироздания: галактики вращаются слишком быстро. Если бы существовала только видимая материя (звезды, газ и пыль), гравитация просто разорвала бы их в клочья. Значит, есть нечто, что мы не видим, но что обладает массой. Это нечто назвали темной материей.
Несмотря на десятки экспериментов, физики до сих пор не «поймали» ни одной частицы темной материи, а стандартная гипотеза о том, что она сложена тяжелыми, слабо взаимодействующими частицами (WIMP), переживает кризис. Суть концепции, предлагаемой авторы заключается в том, что темная материя состоит не из одиночных частиц, а образует сложные структуры, подобные привычным нам атомам водорода или гелия, только из «темных атомов». В темном секторе есть свои «электроны» и «протоны». Они взаимодействуют друг с другом через «темный фотон». В ранней Вселенной, когда она остывала, эти частицы начали объединяться.
«В чём принципиальное отличие концепции «тёмной химии» с аналогами электронов, протонов и фотонов от прежней охоты за одной-единственной частицей тёмной материи? Следует отметить, что неизбежные расширения Стандартной модели фундаментальных взаимодействий, необходимые для решения ее проблем предсказывают очень широкий круг возможных кандидатов на роль частиц скрытой массы. Прежнюю охоту за одним-единственным типом частиц скрытой массы - массивными слабовзаимодействующими частицами (WIMPs - Weakly Interacting Massive Particles) стимулировали расчеты их современной плотности, соответствующей наблюдаемой плотности скрытой массы, ожидание открытия суперсимметричных партнеров таких частиц на БАК и возможностью регистрации ядер отдачи от редких событий столкновения этих частиц в подземных детекторах. Отсутствие положительных результатов как поиска суперсимметричных частиц в БАК, так и эффектов ядер отдачи в подземных экспериментах заставляет обратиться к анализу других возможных форм скрытой массы», - отмечает профессор Максим Хлопов.
