Ученые Мичиганского университета предложили нового кандидата на роль темной материи — сильновзаимодействующие реликтовые частицы (англ. HighlY Interactive ParticlE Relics, HYPER). Статья исследователей опубликована в журнале Physical Review Letters.
В модели HYPER в ранней Вселенной, через некоторое время после образования темной материи, в результате фазового перехода резко возрастает сила ее взаимодействия с обычной материей. Это делает реликтовые частицы потенциально обнаруживаемыми в настоящее время, а также позволяет объяснить обилие темной материи.
По словам авторов исследования, не существует согласованной модели темной материи для частиц того диапазона масс, которые пытаются зафиксировать в ходе некоторых экспериментов. Одними из таких гипотетических частиц являются тяжелые частицы темной материи или WIMPS, чей поиск не привел к успеху. Другие группы ученых занимаются поиском более легких частиц. Однако все предыдущие предположения игнорируют возможность фазовых переходов темной материи в ранней Вселенной, хотя, согласно современным представлениям, известно о нескольких фазовых переходах видимой материи.
В физике элементарных частиц каждый вид взаимодействия обычно опосредован конкретной частицей, называемой калибровочным бозоном (к ним относятся фотоны, глюоны, W- и Z-бозоны). Предполагается, что то же самое верно и для взаимодействия темной материи с нормальной материей. Чем больше масса частицы-посредника, тем слабее взаимодействие и тем труднее его обнаружить. Таким образом, его масса должна была изначально быть достаточно большой, чтобы образовалось достаточное количество темной материи, а затем стать меньше, чтобы его можно было бы обнаружить. Этому условию удовлетворяет фазовый переход.
Исследователи показали, что существование частицы-посредника не противоречит астрофизическим наблюдениям и некоторыми событиями распада в физике элементарных частиц. Модель HYPER также учитывает множество ограничений, в том числе постоянное количество темной материи во Вселенной.