Оваа слика го покажува галактичкото јато Абел 1689 со дистрибуцијата на маса во гравитациската леќа преклопена во виолетова боја. Масата во леќата е делумно составена од нормална (барионична) материја, а делумно од темна материја. Заслуги: NASA, ESA, E. Jullo (JPL/LAM), P. Natarajan (Yale) and J-P. Kneib (LAM)
Во сегашноста, едни од најсилните кандидати за темна материја се масивните честички со слаба интеракција (WIMPs). Сепак, досега овие честички не се директно набљудувани. Сега, во ново истражување, физичарите предложуваат дека темната материја не е слабо интерактивна масивна честичка, а не е ниту една честичка за која се знае или мисли дека постои.
Наместо тоа, овие физичари велат дека темната материја е составена од честички од еден од многуте „сокриени сектори“ за кои се мисли дека постојат надвор од „видливиот сектор“ кој го обиколува нашиот видлив свет. Тим истражувачи го објави истражувањето во новото издание на списанието „Physical Review Letters“.
Сокриените сектори се така наречени бидејќи честичките во овие сектори немаат заемно дејство со силната и слабата нуклеарна сила како што се има во видливиот сектор, што го намалува нивното заемно дејствување со видливиот сектор. Значи, честичките од скриениот сектор можат да бидат насекаде околу нас, само што немаме начин да ги набљудуваме.
Во предложеното сценарио, темна материја се состои од честички во сокриениот сектор кои комуницираат преку портал од скрениот сектор до видливиот и на овој начин ги манифестираат гравитациските ефекти кои научниците долго ги набљудувале.
Додека таква идеја може да звучи неверојатно, сокриени сектори и портали се долго време компоненти на теоријата на струни и М-теоријата – две теории кои се наменети да ја објаснат физиката на честичките на нејзиното најфундаментално ниво.
Главната подршка за оваа идеја се сведува на прашањето на стабилност. Воглавно, потешките честички се распаѓаат и настануваат помали честички. Ова значи дека полесните честички се поверојатен кандидат за темна материја. Оттука доаѓа долготрајната подршката за масивни честички со слаба интеракција, бидејќи тие честички се најлесните суперсиметрични честички и досега затоа се сметаат за стабилни.
Сепак, бидејќи се претпоставува дека постојат отприлика 100 сокриени сектори, а само еден видлив сектор, научниците велат дека некои сокриени сектори најверојатно содржат честички кои се дури полесни од слабо интерактивни масивни честички.
Научниците велат дека овие честички можат да распаднат во други честички кои се полесни, и тие честички кои се исто така во скриен сектор можат да распаднат во уште полесни честички во скриен сектор. Тоа значи дека најлесната суперсиметрична честичка во видливиот сектор не би била доста стабилна да биде темна материја. Наместо тоа, според аргументот, некоја непозната честичка во сокриен сектор би била подобар кандидат за темна материја.
Најголемото значење на ова истражување е тоа што ги тера физичарите одново да размислат за тоа што може да биде темната материја. WIMP честичките се најпопуларните кандидати за составот на темната материја цели 30 години. Овие честички наликуваат на Хигсовиот или Z-бозонот, кои се електронеутрални, и тешки честички кои учествуваат во слаби нуклеарни интеракции, но за разлика од Хигсовиот или Z-бозонот, слабо интерактивни масивни честички како темна материја би биле стабилни на космолошки размери. Таква темна материја често се користи во контекстот на суперсиметрија.
30 години научниците мислат дека во суперсиметрични модели најлесната суперсиметрична честичка била добар кандидат за темна материја заради стабилноста. Меѓутоа, во новото истражување, ако се земе стандардниот модел на физика на честички како дел од поголема работна рамка на теорија на струни или М-теорија, тогаш суперсиметрични слабо интерактивни масивни честички најверојатно не се добар кандидат за темна материја, бидејќи се покажува дека се типично нестабилни.
Теорискиот релјеф на теоријата на струни опфаќа голем број теории за ниска енергија. Сепак, се гледа дека скоро целиот релјеф ги опфаќа слабо интерактивните масивни честички како нестабилни. Таков заклучок нè доведува до тоа дека ако сериозно размислуваме за гледање на нашиот Универзум преку некоја теорија на струни, мораме да ја земеме предвид природната можност дека темната материја е во сокриен сектор, или ќе бидеме приморани да навлегуваме во многу нетипичен дел од релјефот на теоријата на струни.
Ако темната материја е во сокриен сектор, тоа би објаснило зошто е толку тешко да се детектира во судирачи на честички. За да се најде темната материја, научниците можеби ќе мораат да бараат на други места. Тоа би поставило сериозен проблем за како да се детектира, освен преку гравитациски интеракции. Теоријата на струни и М-теоријата даваат можност за портали кои ги поврзуваат овие сокриени сектори со нашиот видлив сектор, водејќи до можноста да се пронајде темната материја, иако е во сокриен сектор. Од друга страна, ако се докаже дека темната материја е честичка во скриен сектор, тоа би се вклопило добро во типичните модели од теорија на струни или М-теорија.
Во иднината, научниците планираат да истражуваат како WIMP честичка се распаѓа во полесни честички во сокриен сектор, што би дало насока за други експерименти.
Во моментов во подготовка е научен труд кој ќе го следи ова истражување за да се најдат добри кандидати за темна материја преку разгледување на типични конструкции на сокриени сектори од М-теорија и теорија на струни. Најважно е дека постојат други кандидати. Типичната трага на такви кандидати се појавува во судири на суперсиметрични честички во судирачи на честички. WIMP честичките би се распаднале во други видливи честички и честички во сокриен сектор кои оставиле недостаток на енергија, но со повеќе честички отколку типичен судир на суперсиметрични честички.
Превод: Јован Милосковски
Извор: Phys
