Ученые предлагают нового кандидата на темную материю

Ученые наблюдали за многими удаленными объектами с такими инструментами, как Хаббл и предстоящий космический телескоп Джеймса Вебба, но все, что мы видели, представляет все эти звезды, туманности и галактики - лишь верхушка непостижимого айсберга. Только около 15 процентов вселенной состоит из материи, которую мы можем видеть, а остальное - таинственная темная материя и энергия. Ученые до сих пор не знают, что такое темная материя, но у двух физиков-теоретиков из Калифорнийского университета в Дэвисе есть новая гипотеза и способ проверить ее.

Исследователи Джон Тернинг и Кристофер Верхарен представили свои работы на недавней конференции Planck 2019, и предварительная версия статьи доступна для скачивания. Пара начала эту работу, чтобы найти альтернативу все более и более маловероятной гипотезе WIMP о темной материи. В течение многих лет ученые подозревали, что темная материя окажется слабовзаимодействующей массивной частицей (WIMP). Однако эксперименты не смогли доказать это, поэтому ученые вернулись к чертежной доске, чтобы объяснить, какие частицы или частицы составляют четверть Вселенной, приписываемой темной материи.

Согласно Тернингу и Верхарену, ответ может быть формой «темного магнетизма», включающей множество теоретических частиц. В макроскопических приложениях магниты всегда имеют два полюса, но квантовая теория предсказывает, что монополи также существуют. Эти частицы имеют только один «конец» магнита, и Тернинг и Верхарен предположили, что темные монополи могут существовать и взаимодействовать с темными фотографиями и темными электронами.

В паре заложен потенциальный метод обнаружения темных монополей с помощью электронного пучка. Электроны, движущиеся по кругу возле монополя, будут развивать измененные волновые функции (электроны являются квантовыми и волнами в квантовой теории). Разности фаз, когда электрон находится на разных сторонах монополя, должны создавать интерференционную картину, называемую эффектом Ааронова-Бома. Тернинг и Верхарен говорят, что можно предположить наличие темных монополей по тому, как они смещают электронные фазы при их прохождении.

Темная материя, скорее всего, постоянно окружает нас, но может пройти некоторое время, прежде чем мы сможем ее обнаружить. Ожидаемый фазовый сдвиг чрезвычайно мал, а технология его обнаружения еще не существует. Исследователи верят, что мы туда доберемся. Тернинг указывает на эксперимент с гравитационными волнами LIGO как пример технологии, догоняющей теорию.