Международная команда ученых наложила новые ограничения на взаимодействие между темной материей и нормальной материей – ограничения, которые могут помочь идентифицировать неуловимые частицы темной материи.

Темная материя – материя, не излучающая и не поглощающая света – предположительно, составляет 85 процентов материи Вселенной. Отсутствие взаимодействия этого типа материи со светом затрудняет ее обнаружение.

Физики почти уверены, что темная материя существует, о чем свидетельствуют многочисленные научные факты, предположительно, связанные с гравитационными эффектами темной материи. Однако физикам пока неизвестны подробности того, как происходит взаимодействие между нормальной и темной материей – и происходит ли такое взаимодействие вообще.

По определению темной материи, ее частицы не взаимодействуют с нормальной материей иначе как гравитационно, но взаимодействуют ли гипотетические частицы темной материи между собой? В настоящее время одними из наиболее вероятных кандидатов на роль частиц темной материи являются так называемые слабо взаимодействующие массивные частицы (ВИМПы). В соответствующей теории частица, посредством которой осуществляется взаимодействие ВИМПов темной материи с частицами нормальной материи должна иметь массу порядка 100-1000 масс частицы темной материи, однако астрофизические наблюдения не подтверждают этого теоретического вывода, рассказал главный автор нового исследования Хай-Бо Ю (Hai-Bo Yu) из Калифорнийского университета в Риверсайд, США. Ю и его команда придерживаются альтернативной точки зрения, называемой теорией самовзаимодействующей темной материи. Согласно этой теории, частица-медиатор имеет массу всего лишь порядка 0,001 массы частицы темной материи – и эти данные подтверждаются астрофизическими наблюдениями на масштабах от карликовых галактик до скоплений галактик, рассказывает Ю.

В своей новой работе Ю и его коллеги налагают новые, строгие ограничения на силу взаимодействия между темной материей и видимой материей, осуществляемого при помощи легкой частицы-медиатора. Эти результаты помогут подтвердить справедливость положений теории самовзаимодействующей темной материи, когда будет обнаружена частица темной материи в ходе экспериментов с жидким ксеноном под названием PandaX-II, анализом данных которых в настоящее время занимается команда Ю.

Эти результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.