Темна матерія і нейтрино можуть взаємодіяти один з одним
Все що ви бачите? Це лише мала частина. Зірки. Планети. Пил. У сумі це становить близько 15% матерії у Всесвіті. А решта? Темний. Невидиме. Масивне.
Десятиліттями ми гадали, що темна матерія тримається окремо. Нейтрино теж. Вони були різними інгредієнтами у космічному бульйоні. Холодними. Віддаленими.
Команда із Шефілдського університету вважає, що ми помилялися. Або принаймні наше розуміння було неповним. Їхні результати опубліковані в журналі Nature Astronomy. Відкриття передбачає, що ці дві приховані компоненти можуть справді взаємодіяти. Це сенсація. Це свідчить про існування фізичних законів, які ми ще описали.
Стандартна модель дає тріщини
Погляньмо на цифри. Темна матерія становить приблизно 85% матерії. Ми ніколи не торкалися її. Ніколи не бачили. Ми знаємо про неї лише тому, що вона притягує галактики, наче примарна рука. Потім є нейтрино. Примарні частинки. З незначною масою. Вони пролітають крізь ваше тіло кожну секунду. Мільярди. Ви не відчуваєте їх.
Поточне “правило гри” – модель Лямбда-CDM. Заснована на роботах Ейнштейна. У цій версії реальності темна матерія та нейтрино повністю ігнорують одна одну.
Дослідники з Шефілда глянули на це правило і побачили тріщину.
Вони не просто ворожили. Вони порівняли дані з раннього Всесвіту із сучасними спостереженнями. Чому? Тому що якщо ці частинки відштовхуються одна від одної, це змінює те, як речовина збирається в скупчення. Це змінює історію.
Проблема з clustering (згущенням)
Ось у чому проблема. Коли ми спостерігаємо післясвічення Великого вибуху, використовуючи дані з телескопа Атакаменської космології та зонда Planck (ESA), ми отримуємо прогноз. Гравітація мала сильно стягнути речовину до цього моменту. Дуже сильно.
Але коли ми дивимося на галактики сьогодні – використовуючи камеру Dark Energy Camera у Чилі та карти проекту Sloan – ми бачимо щось інше.
Всесвіт трохи менше кластеризований, ніж має бути.
«Чим краще ми розуміємо темну матерію… тим більше інсайтів ми отримуємо», — каже доктор Елеонора Ді Валлентіно. Вона зазначає, що виміри раннього Всесвіту пророкують сильне зростання структур. «Вимірювання сучасного Всесвіту показують, що матерія згрупована менше, ніж очікувалося».
Чи зламана стандартна модель? Ні. Можливо, в ній просто не вистачає одного рядка. Невелика напруга. Але напруга все ж таки.
Що це взагалі означає?
Якщо темна матерія і нейтрино взаємодіють, вони ніби створюватимуть один одному опір. Як бруд. Цей опір уповільнив би процес згущення. Це краще узгоджується з даними. Це дозволяє невідповідність, не відкидаючи повністю теорію відносності.
Лікар Вільям Джару називає це «фундаментальним проривом», якщо підтвердиться. Він більше не працює у Шеффілді, зараз він в Університеті Гаваїв, але ажіотаж залишається. Він каже, що це дає фізикам елементарних частинок конкретний напрямок. Замість сліпих пошуків вони мають підказка про те, які властивості шукати в лабораторії.
Ми ще не закінчили
Ми не знаємо, реальність це чи ні. Поки що. Нам потрібні точніші інструменти.
Майбутні огляди. Експерименти із реліктовим випромінюванням. Дані про слабке гравітаційне лінзування – використання того факту, що гравітація викривляє світло для картування невидимої маси, – перевірять цю гіпотезу. Якщо викривлення збігається із моделлю взаємодії? Ми перепишемо підручники. Якщо ні? Ми продовжимо шукати.
Це відчинені двері. Прочинена. Всесвіт може шепотіти нам, що ми пропустили «рукостискання» між темним та примарним. Або ми просто ганяємось за шумом.
У будь-якому випадку, тиша стає гучнішою.
