Всё, что вы видите? Это лишь малая часть. Звезды. Планеты. Пыль. В сумме это составляет около 15% материи во Вселенной. А остальное? Темное. Невидимое. Массивное.
Десятилетиями мы полагали, что темная материя держится обособленно. Нейтрино — тоже. Они были разными ингредиентами в космическом бульоне. Холодными. Отдаленными.
Команда из Шеффилдского университета считает, что мы ошибались. Или, по крайней мере, наше понимание было неполным. Их результаты опубликованы в журнале Nature Astronomy. Открытие предполагает, что эти две скрытые компоненты могут действительно взаимодействовать. Это сенсация. Это указывает на существование физических законов, которые мы еще не описали.
Стандартная модель дает трещины
Давайте посмотрим на цифры. Темная материя составляет примерно 85% материи. Мы никогда не касались ее. Никогда не видели. Мы знаем о ней лишь потому, что она притягивает галактики, словно призрачная рука. Затем есть нейтрино. Призрачные частицы. С ничтожной массой. Они пролетают сквозь ваше тело каждую секунду. Миллиарды. Вы не ощущаете их.
Текущее «правило игры» — модель Лямбда-CDM. Основанная на работах Эйнштейна. В этой версии реальности темная материя и нейтрино полностью игнорируют друг друга.
Исследователи из Шеффилда взглянули на это правило и увидели трещину.
Они не просто гадали. Они сравнили данные из ранней Вселенной с современными наблюдениями. Почему? Потому что если эти частицы отталкиваются друг от друга, это меняет то, как вещество собирается в скопления. Это меняет историю.
Проблема с clustering (сгущением)
Вот в чем загвоздка. Когда мы наблюдаем послесвечение Большого взрыва — используя данные с телескопа Атакаменской космологии и зонда Planck (ESA) — мы получаем прогноз. Гравитация должна была сильно стянуть вещество к этому моменту. Очень сильно.
Но когда мы смотрим на галактики сегодня — используя камеру Dark Energy Camera в Чили и карты проекта Sloan — мы видим нечто иное.
Вселенная немного менее кластеризована, чем должна быть.
«Чем лучше мы понимаем темную материю… тем больше инсайтов мы получаем», — говорит доктор Элеонора Ди Валлентино. Она отмечает, что измерения ранней Вселенной предсказывают сильный рост структур. «Измерения современной Вселенной показывают, что материя сгруппирована меньше, чем ожидалось».
Сломана ли стандартная модель? Нет. Возможно, в ней просто не хватает одной строчки. Небольшое напряжение. Но напряжение все же.
Что это вообще значит?
Если темная материя и нейтрино взаимодействуют, они будут как бы создавать друг для друга сопротивление. Как грязь. Это сопротивление замедлило бы процесс сгущения. Это лучше согласуется с данными. Это разрешает несоответствие, не отвергая полностью теорию относительности.
Доктор Уильям Джару называет это «фундаментальным прорывом», если подтвердится. Он больше не работает в Шеффилде, сейчас он в Университете Гавайев, но ажиотаж остается. Он говорит, что это дает физикам элементарных частиц конкретное направление. Вместо слепых поисков у них есть подсказка о том, какие свойства искать в лаборатории.
Мы еще не закончили
Мы не знаем, реальность это или нет. Пока что. Нам нужны более точные инструменты.
Будущие обзоры. Эксперименты с реликтовым излучением. Данные о слабом гравитационном линзировании — использование того факта, что гравитация искривляет свет, для картирования невидимой массы, — проверят эту гипотезу. Если искривление совпадает с моделью взаимодействия? Мы перепишем учебники. Если нет? Мы продолжим искать.
Это открытая дверь. Приоткрытая. Вселенная может шептать нам, что мы пропустили «рукопожатие» между темным и призрачным. Или мы просто гоняемся за шумом.
В любом случае, тишина становится громче.
