Темна матерія може перетворюватися на гравітони: нове пояснення для студентів

Темна матерія залишається однією з найбільших загадок сучасної фізики. Вона не випромінює світла, не взаємодіє з електромагнітним полем, але саме її гравітаційний вплив утримує галактики та їхні скупчення від розпаду. За підрахунками, лише близько 15% матерії у Всесвіті є видимою — це планети, зорі та газ. Решта — це темна матерія, яку досі не вдалося зафіксувати безпосередньо.

Нове дослідження, опубліковане в журналі Physical Review D, пропонує шукати темну матерію не в центрах галактик, як це робили раніше, а в міжгалактичному просторі. Автори вважають, що частинки темної матерії можуть розпадатися на гравітони — гіпотетичні частинки, які, за аналогією з фотонами для електромагнітної сили, є переносниками гравітації. Цей процес, на їхню думку, відбувається в нитках космічного павутиння — величезних структурах із газу та пилу, які займають близько 30% видимого Всесвіту.

Як це можна виявити? Якщо темна матерія дійсно перетворюється на гравітони, то під час поширення через магнітні поля між галактиками вони можуть переходити у гамма-випромінювання. Тому вчені пропонують шукати надлишок такого випромінювання порівняно із загальним фоном у Всесвіті. Це дасть змогу не лише підтвердити існування темної матерії, а й вивчити її властивості.

Для студентів і всіх, хто цікавиться фізикою, важливо розуміти: ця теорія не виходить за межі Стандартної моделі фізики елементарних частинок. Вона лише додає новий механізм — розпад темної матерії на гравітони. Якщо гіпотезу вдасться підтвердити експериментально, це стане кроком до розуміння того, як влаштована невидима частина нашого космосу.

Поки що гравітони залишаються теоретичними об'єктами — їх ніхто не спостерігав. Але саме такі дослідження наближають науку до відповіді на питання, з чого складається більша частина Всесвіту. Для тих, хто планує пов'язувати життя з астрофізикою, це гарна нагода стежити за новими публікаціями та експериментами, зокрема на Великому адронному колайдері, де також шукають сліди частинок темної матерії.