Стерильное нейтрино не является частицей темной материи

Восемьдесят пять процентов вселенной состоит из темной материи, но мы не знаем, что именно это такое. Новое исследование, проведенное в Мичиганском университете, Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) и Калифорнийском университете, исключило темную материю из причин таинственных электромагнитных сигналов, ранее наблюдавшихся от соседних галактик. До этой работы были большие надежды, что эти сигналы дадут физикам веские доказательства, чтобы помочь идентифицировать темную материю.

Темную материю нельзя наблюдать непосредственно, потому что она не поглощает, не отражает и не излучает свет, но исследователи знают, что она существует из-за влияния, которое она оказывает на другую материю. Нам нужна темная материя, чтобы объяснить, например, гравитационные силы, которые удерживают галактики вместе.

Физики предположили, что частица темной материи — это близкий родственник нейтрино, называемая стерильным нейтрино. Нейтрино — субатомные частицы без заряда и редко взаимодействующие с веществом — выделяются во время ядерных реакций, происходящих внутри Солнца.

Стерильные нейтрино (или инертные нейтрино) — это гипотетические частицы, которые взаимодействуют только через гравитацию и не взаимодействуют через фундаментальные взаимодействия Стандартной модели. Термин стерильные нейтрино используется, чтобы отличать их от известных активных нейтрино в Стандартной модели.

У них есть небольшое количество массы, но эта масса не объясняется Стандартной моделью. Физики предполагают, что стерильное нейтрино, гипотетическая частица, могла бы составлять эту массу и быть частицей темной материей.

Исследователи должны быть в состоянии обнаружить стерильное нейтрино, потому что оно нестабильно, разлагается на обычные нейтрино и электромагнитное излучение. Чтобы обнаружить темную материю, физики сканируют галактики, чтобы охотиться на это электромагнитное излучение в форме рентгеновского излучения.

В 2014 году в результате оригинальной работы было обнаружено избыточное рентгеновское излучение соседних галактик и скоплений галактик. По словам ученых, эмиссия, по-видимому, согласуется с той, которая возникает в результате распада стерильного нейтрино темной материи.

Теперь, метаанализ необработанных данных, полученных космическим рентгеновским телескопом XMM-Newton объектов в Млечном Пути за период 20 лет, не нашел доказательств того, что стерильное нейтрино является частицей темной материи.

«Наши данные не означают, что темная материя не является стерильным нейтрино, но это означает, что — вопреки тому, что было заявлено в 2014 году, — на сегодняшний день нет экспериментальных доказательств, указывающих на ее существование» — говорят исследователи.

Хотя эта работа, к сожалению, проливает холодную воду на то, что выглядело, как, возможно, первое свидетельство микроскопической природы темной материи, она открывает совершенно новый подход к поиску темной материи, который может привести к открытию в ближайшее будущее.

C. Dessert el al., «The dark matter interpretation of the 3.5-keV line is inconsistent with blank-sky observations,» Science (2020). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aaw3772