"Неможлива" частинка врізалася в Землю: фізики вважають, що це форма невловимої матерії

Дослідження опубліковано на сервері препринтів arXiv, пише New Scientist.

Ніхто ніколи не бачив безпосередньо темну матерію, але вважається, що тільки 15% маси Всесвіту складається зі звичайних атомів і частинок, а все інше — це темна матерія. Вона чинить гравітаційний вплив на звичайну матерію, а тому це є ознакою її існування.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

• Нейтрино, яку ще називають примарною частинкою, є фундаментальною частинкою, тобто, на відміну від протонів і нейтронів, що складають ядро, вона не складається з кварків. У нейтрино відсутній електричний заряд. Це одна з причин їхньої невловимості, оскільки вони не взаємодіють з електромагнітним полем, як електрони або протони. Нейтрино мають дуже маленьку, але не нульову масу. Нейтрино взаємодіють з речовиною тільки через слабку і гравітаційну взаємодію (дві з чотирьох фундаментальних сил природи).

Два роки тому нейтринний детектор KM3NeT, який розташований на дні Середземного моря, виявив "неможливе" нейтрино, тобто дуже незвичайне нейтрино з дуже високою енергією. Енергія цієї частинки в 35 разів була більшою, ніж у всіх відомих нейтрино.

Звідки взялася ця частинка, залишається загадкою, але припускають, що джерелом є галактика з дуже активною центральною чорною дірою, відомою як блазар.

• Блазар — це один із найекстремальніших і найяскравіших типів активних ядер галактик. По суті, це надмасивна чорна діра в центрі галактики, яка активно поглинає речовину і викидає потужні струмені плазми в бік Землі.

Але автори нового дослідження вважають, що детектор KM3NeT виявив не нейтрино з найвищою енергією, а частинку темної матерії. Вона врізалася в нашу планету і джерелом її все ж є блазар.

Нейтринні детектори намагаються зловити нейтрино, які рідко взаємодіють з матерією, коли вони перетинають космос і пролітають через нашу планету. Нейтрино проходять практично через будь-який об'єкт у космосі. Коли нейтрино потрапляють на Землю, вони можуть врізатися в атоми, виробляючи частинку, яка називається мюоном, яку можуть вловити детектори нейтрино, такі як KM3NeT і IceCube, розташований в Антарктиді.

Детектор IceCube ніколи не бачив не бачив чогось настільки енергійного, як частинка, спіймана детектором KM3NeT. Це збивало з пантелику фізиків, тому що хоч би що побачив KM3NeT, IceCube теж повинен був це побачити.

Автори дослідження кажуть, що, якщо частинка була темною матерією, а не нейтрино, це могло б пояснити цю загадку. Просто частці довелося пройти через більшу частину Землі, щоб досягти детектора KM3NeT, а це збільшило ймовірність її розпаду на мюони.

Цю частинку темної матерії могли створити в блазарі, а потім випустити в бік Землі у вигляді променя. Фізики вважають, що високоенергетичні протони в блазарі ефективніше передають свою енергію темній матерії, ніж нейтрино.

Таким чином вчені вважають, що нейтринні детектори можна перетворити на детектори темної матерії. Але для перевірки нової теорії нейтринним детекторам поки що не вистачає потужності, але це буде можливо в майбутньому.

Як уже писав Фокус, раніше цього року фізики запропонували рішення однієї з найбільших проблем у сучасній фізиці: існування сингулярності в центрі чорних дір. Вчені припустили, що сингулярності не існує, але не всі з цим згодні.

Також Фокус писав про те, що вчені вважають, що природу темної матерії можна розкрити за допомогою космічних прискорювачів частинок, якими є чорні діри.