Темная материя, составляющая около 27% вещества во Вселенной, может не быть полностью «невидимой». Новое теоретическое исследование, опубликованное в журнале Physics Letters B, показывает, что она способна оставлять на проходящем через нее свете едва едва заметный цветовой след — слабый сдвиг в красную или синюю область спектра.
До сих пор считалось, что темная материя взаимодействует с обычной только через гравитацию. Однако физики из Йоркского университета (Канада) предложили иную гипотезу: даже не вступая в прямой контакт с фотонами, частицы темной материи могут косвенно влиять на свет через цепочку промежуточных взаимодействий.
Исследователи сравнивают этот механизм с «правилом шести рукопожатий»: даже если две частицы не связаны напрямую, между ними может существовать ряд посредников. В роли таких посредников могут выступать тяжелые частицы Стандартной модели — например, топ-кварки или бозоны Хиггса, которые уже способны взаимодействовать с фотонами.
В некоторых сценариях, особенно для частиц-кандидатов темной материи типа «вимпов» (массивных), это приводит к небольшому, но потенциально измеримому смещению спектра света. Авторы подчеркивают, что эффект крайне слаб, однако будущие телескопы нового поколения смогут его зафиксировать.
«Обычно физики считают, что темная материя действительно темна, — говорит соавтор исследования д-р Михаил Башканов из Йоркского университета. — Но мы показали, что даже самая “темная” субстанция может иметь свой цветовой отпечаток».
Ученые считают, что обнаружение этого эффекта позволит лучше понять природу темной материи и сузить круг теоретических моделей, описывающих ее свойства. Если предсказания подтвердятся, появится новый метод поиска темной материи с помощью оптических наблюдений.
«Сейчас в поиск темной материи вкладываются миллиарды, — отмечает Башканов. — Наши результаты показывают, где именно стоит смотреть на небе. Это поможет сосредоточить усилия и ускорить прогресс».
Даже если будущие эксперименты не зафиксируют цветового сдвига, это позволит исключить часть гипотез и приблизит физиков к разгадке одной из главных загадок современной науки — природы невидимого вещества, формирующего структуру Вселенной.
Тепловые явления. Уменьшение внутренней энергии
