Масса Вселенной на 95% состоит из темной материи, темной энергии и недоступна для прямого наблюдения. Все что мы наблюдаем, галактики, звезды, планеты, черные дыры, межзвездная среда, множество элементарных частиц и их взаимодействий составляет всего лишь 5% от ее массы. Темная материя в электромагнитном взаимодействии не участвует, но оказывает влияние на гравитацию, на темную материю приходится 26,8% массы Вселенной. Темная энергия объясняет расширение Вселенной с ускорением, составляет 68,3% массы Вселенной.
Первоначально предполагалось, что темная материя может состоять из обычного вещества и иметь барионную природу, но по итогам экспериментов по выявлению событий гравитационного микролинзирования света звезд соседних галактик пришли к выводу, что его доля не более 8%. Появились гипотезы небарионной природы темной материи, изучалась роль нейтрино, аксионов и суперсимметричных частиц, а также экзотические гипотезы о необычных частицах, движущихся быстрее скорости света.
Одними из предсказанными наукой экзотических частиц являются тахионы и сверхбрадионы. Существование тахионов допускает специальная теория относительности, обычную частицу нельзя разогнать до скорости света, а тахион наоборот нельзя до нее затормозить.
В специальной теории относительности уравнение для энергии имеет следующий вид:
E = mс2 / √ (1 - v 2 / c 2)
Для обычных частиц с увеличением v увеличивается E, при v = c энергия становится бесконечной, поэтому частицы не могут преодолеть барьер в виде скорости света.
В случае v > c знаменатель становится мнимым числом, так как извлекается квадратный корень из отрицательного числа. Физики полагают, что измеряемые энергия и импульс должны быть действительными, тогда масса тахиона должна быть мнимым числом, в числителе и знаменателе дроби мнимые значения сократятся и E будет иметь решение во множестве действительных чисел.
Таким образом тахион движется быстрее скорости света, не может преодолеть барьер v = c и имеет воображаемую массу покоя, так как никогда не останавливается. Считается, что движущийся быстрее света тахион не может передавать информацию, так как это нарушало бы принцип причинности, который устанавливает допустимые пределы влияния событий друг на друга.
Однако теорией предсказаны частицы, нарушающие принцип причинности, движущиеся быстрее скорости света, с положительными действительными значениями массы и энергии, способные передавать информацию со сверхсветовой скоростью. Это сверхбрадионы.
Уравнения импульса и энергии для сверхбрадионов:
p = mv / √ (1 - v 2 / s 2)
E = √ (p 2 + m 2 s 2),
где s - критическая скорость сверхбрадионов, намного превосходящая скорость света, что позволяет p и E быть действительными числами при значении v, которое всегда меньше s.
Вселенная может содержать множество подобных частиц со скоростями, близкими к скорости света или даже превосходящими ее, их экспериментальное подтверждение поможет разгадать тайну темной материи и темной энергии.