Загадка темного слияния

Слияние частиц может иметь темную сторону. Теневой гипотетический процесс, называемый «темным слиянием», может происходить по всей Вселенной, предполагает новое исследование.

Стандартный тип слияния происходит, когда два атомных ядра объединяются, чтобы сформировать новый элемент, высвобождая энергию в процессе синтеза. «Вот почему светит наше Солнце», — говорит физик Сэм Макдермотт из лаборатории Фермилаба. Аналогичный процесс — темное слияние- может произойти и с частицами темной материи, предполагает Макдермотт в статье, опубликованной в издании Physical Review Letters.

Если идея верна, предложенное явление может помочь физикам решить головоломку, связанную с темной материей — плохо изученным веществом, которое, как полагают, увеличивает массу галактик. Без темной материи ученые не могут объяснить, как звезды галактик двигаются так, как они двигаются. И как темная материя распределяется в центрах галактик, до сих пор остаются загадкой.

Считается, что темная материя состоит из частиц, которые мало взаимодействуют с обычной материей — веществом, из которого состоят звезды, планеты и живые существа. Именно эта интровертированная природа делает загадочные частицы настолько трудными для обнаружения. Но темная материя не может быть полностью изолированой. «Почему частицы темной материи не взаимодействуют друг с другом? На самом деле нет никаких оснований говорить, что они этого не делают», — говорит физик Манодж Каплингхат из Калифорнийского университета в Ирвине.

Ученые предположили, что частицы темной материи могут отталкивать друг друга. Но новое исследование идет еще дальше, предполагая, что пары частиц темной материи могут сливаться, образуя другие неизвестные типы частиц темной материи в этом процессе.

Такое темное слияние может помочь объяснить, почему темная материя вблизи центров галактик распределена более равномерно, чем ожидалось. При компьютерном моделировании формирования галактик плотность темной материи резко возрастает в направлении точки соприкосновения в центре галактики. Но на самом деле, галактики имеют ядро, равномерно заполненное темной материей.

Симуляции предполагают, что частицы темной материи не взаимодействуют друг с другом. Но «темное слияние» могло бы изменить поведение частиц, давая им энергию, которая обеспечила бы энергию, необходимую для того, чтобы избежать захвата в плотном параболическом центре галактики, тем самым получая равномерно заполненное ядро.

Хотя пока все это лишь предположения. Природа и загадки темной материи остаются для ученых «в темноте».

Больше информации: S.D. McDermott. Is self-interacting dark matter undergoing dark fusion? Physical Review Letters. Vol. 120, June 1, 2018, p. 221806.