Слабо взаимодействующая массивная частица (WIMP) продолжает оставаться неуловимой, но занимает лидирующую позицию среди возможных основ для темной материи.
Ученые вынуждены констатировать: за годы активных поисков не удалось получить доказательства существования WIMP — Weakly Interacting Massive Particles. Тем не менее, они по-прежнему остаются наиболее вероятным кандидатом на роль основы темной материи. Об этом рассуждает Пол Саттер в своей колонке на известном портале Phys.org.
Современная космология основана на наблюдениях, которые создают явный когнитивный диссонанс. Мы наблюдаем обычную материю, которая отражает и излучает свет, но расчеты показывают, что для объяснения поведения галактик и их скоплений необходимо в несколько раз больше вещества, чем мы видим. Никто уже не сомневается, что невидимая часть состоит из темной материи, однако необходимо понять, из чего она складывается.
Считается, что темная материя состоит из массивных, но маловзаимодействующих частиц, которые почти не взаимодействуют с обычным веществом и светом. Именно WIMP рассматривались как главная версия. В аббревиатуре WIMP есть интересная игра слов: написанное маленькими буквами, это слово в разговорном английском означает «слабак» или «бесполезный недотепа, который всегда мешает». Причины такого названия остаются неизвестными.
Существует множество альтернативных гипотез. Например, высказывалось мнение, что темная материя — это не антивещество, а просто не поддающаяся наблюдению и измерению часть обычной материи, подобная субстанции за горизонтом событий черной дыры. Однако у этой теории есть явный недостаток: черные дыры трудно равномерно распределить по Вселенной для объяснения всех гравитационных несоответствий.
Нейтрино, рассматриваемые как потенциальные составляющие темной материи, также подвергаются критике. Их небольшая масса и высокая скорость не позволяют им формировать структуры галактик — они лишь «размазывают» материю.
Некоторые исследователи предполагают, что темная материя может представлять собой нечто вроде «модифицированной гравитации». Однако такие модификации могут быть применимы для одних масштабов (например, вращение галактик), но не работают на более крупных масштабах (например, при изучении гравитационного линзирования скоплений галактик).
Таким образом, несмотря на то что ни один эксперимент еще не зафиксировал WIMP, концепция их ключевой роли сохраняет свою актуальность: такие частицы должны быть массивными, холодными (то есть двигаться медленно по сравнению со светом) и почти не взаимодействовать с обычным веществом и светом. Важно, чтобы они существовали в огромных количествах с момента зарождения Вселенной.
Определение «самой упрямой частицы в физике» не является просто метафорой. Поиски WIMP продолжаются уже десятилетиями, и до сих пор ни один детектор не зафиксировал убедительного сигнала. Однако пока ни одна альтернатива не прошла полноценную проверку, WIMP остаются наиболее перспективным вариантом.
О остроумных, но безуспешных попытках поймать аксионы, гипотетических соперников WIMP, читайте в разделе Hi-Tech Mail.
Фото: hi-tech.mail.ru