Исследователи обнаружили в космосе свидетельства существования антиматерии, что может указывать на наличие WIMP (слабо взаимодействующих массивных частиц), составляющих темную материю.
Работа, опубликованная в издании Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, предполагает, что недавние данные об «антиядрах» в космических лучах могут свидетельствовать в пользу существования WIMP, но также указывают, что эти частицы могут быть куда более загадочными, чем представлялось ранее.
Темная материя составляет более 85% всей материи во вселенной, однако её природа остается загадкой. WIMP — это теоретически предсказанные частицы, которые до сих пор не были обнаружены. Они могут стать главным претендентом на роль темной материи.
Новейшие открытия оправдали новое внимание к этой теме. Альфа-магнитный спектрометр (AMS-02), находящийся на борту международной космической станции, занимается изучением космических лучей. Исследующая группа сообщила об обнаружении антиядров в космических лучах, в частности, антигелия, что стало большой неожиданностью.
«Если вы фиксируете появление античастиц в межзвездной среде, где их должно быть крайне мало, это указывает на нечто необычное», — поясняет Педро Де ла Торре Луке, физик из Мадридского института теоретической физики. Именно WIMP могут быть источником антигелиевых ядер, обнаруженных AMS-02.
Согласно теории, при столкновении двух частиц WIMP, они могут аннигилировать, выделяя энергию и порождая как частицы материи, так и антиматерии. Де ла Торре Луке и его команда провели тестирование некоторых WIMP-моделей на предмет их согласованности с полученными наблюдениями. Исследования подтвердили, что многие наблюдения антигелия трудно объяснить исходя из известных астрофизических процессов.
«Существующие теории предсказывают, что космические лучи могут создавать античастицы при взаимодействии с газом в межзвездной среде, однако число таких антиядер, особенно антигелия, должно быть крайне мало. Мы ожидали увидеть одно событие антигелия каждые несколько десятилетий, однако AMS-02 зафиксировал около десяти таких событий, что значительно превосходит предсказания стандартных космических моделей. Именно поэтому антиядра могут быть полезным ключом к пониманию аннигиляции WIMP», — говорит Де ла Торре Луке.
Тем не менее их число может быть ещё больше. AMS-02 зафиксировал ядра антигелия, представленные двумя различными изотопами: антигелием-3 и антигелием-4. Особо стоит выделить антигелий-4, более тяжёлый и крайне редкий.
Известно, что вероятность образования более тяжёлых ядер уменьшается с увеличением их массы, особенно в результате естественных процессов с участием космических лучей, поэтому столь значительное их выявление является значительным сигналом.
«Даже при самых оптимистичных моделях WIMP могут объяснять только количество антигелия-3, но не антигелия-4», — заключает Де ла Торре Луке. Это могло бы потребовать присутствие частицы (или класса частиц), более странной, чем предложенные до сих пор WIMP, или, иными словами, ещё более «экзотической».
Таким образом, работа Де ла Торре Луке и его коллег показывает, что путь к пониманию WIMP остаётся открытым. Необходимо проведение более детальных наблюдений, возможно, понадобится расширение или адаптация теоретической модели с внедрением нового сектора, включающего новые «экзотические» частицы.
Источник: iXBT
