Есть мнение, что тёмная материя, наконец, обнаружена. Это мнение высказывается в появляющихся в ленте публикациях, и оно, разумеется, ложно. Тёмная материя обнаружена не «наконец», а ещё в прошлом веке. И с тех пор вызывала сильную ненависть, ибо не излучала и не отражала электромагнитные волны, а наблюдалась только по гравитационному воздействию на звёзды. Бесило некоторых людей, – они придут в комментарии, – впрочем, даже не это, а реакция астрофизиков, категорически не находивших в злостном поведении тёмной материи чего-то особенного, и отказывающихся испытывать в существовании данной субстанции хотя бы тень сомнения. В самом деле: Уран и Нептун были найдены по гравитационному следу, только влиянию на орбиты других тел можно увидеть чёрные дыры. Экзопланеты обнаруживаются по воздействию на звезду… Ну, не излучает тёмная материя и не излучает. Хуже видно её от этого не становится.
...Но вот теперь ситуация изменилась. По-прежнему оставаясь отчётливо видимой, тёмная материя перестала быть «тёмной» – не излучающей. Удалось увидеть её свечение. Раньше не удавалось, поскольку светит тёмная материя в диапазоне, мягко говоря, не оптическом. Испускаемое ею излучение – лютая гамма. Каждый квант (а все они одинаковые) имеет массу, как атом неона – 10 ГэВ. Что, в принципе, соответствует предсказаниям теории относительно массы WIMP – частиц классической «холодной» тёмной материи. Хотя, тут правильнее сказать, «некоторым из предсказаний». Теорий по поводу вимпов слишком много было. Теперь, когда хотя бы их масса стала известна, злаки можно будет отделить от плевел.
Известно теперь, и что вимпы способны аннигилировать. Излучение исходит из пустоты, из всего объёма галактики, становясь всё ярче по мере приближения к ядру, что соответствует наблюдаемой плотности тёмной материи. Кванты колоссальной и одинаковой энергии могут возникать только в результате аннигиляции частицы и античастицы. Способность к аннигиляции предполагалась, кстати, и для обычных нейтрино, – в большинстве отношений сходных с вимпами. Но у обычных нейтрино масса покоя ничтожна, – да и полная – не фонтан. При аннигиляции же нейтрино должен рождаться Z-бозон массой 91 ГэВ, что, собственно, исключает такие ядерные реакции на практике.
Вимпы явно аннигилируют по иному механизму, – с переходом всей массы в массу другому бозона – фотона. Что это за механизм, пока не известно, но это уже нить, разматывая которую, становится возможно понять природу данных частиц.
...Что из этого следует? Во-первых, легко предсказать усиление ненависти к тёмной материи, – которая, хоть уже и не «тёмная», но, всё равно, «подпорка» к вечно падающим законам Ньютона (а он Исаак!). Или даже Эйнштейна, который тут не при делах в принципе... Во-вторых, как отмечалось выше, – нет, она не «доказана» сейчас, а по-прежнему обнаружена наблюдательным путём 40 лет назад. То что тёмная материя представляет собой массу неких неизвестных частиц, а не, допустим, чёрных дыр, – тоже установлено ещё в эпоху исторического материализма.
В-третьих же следуют всякие интересные вещи. Последние, впрочем, пока больше потенциально. Частицы ещё остаются неизвестными, но, зная некоторые из их свойств, куда проще будет установить остальные, и понять, как всё в космосе работает.
Длительное время конкурировали две модели тёмной материи. В рамках «холодной» её частицы не могли взаимодействовать между собой (равно, как и с адронной материей). В следствие чего иногда назывались «тёмными фотонами», – фотоны тоже прозрачны друг для друга. Отсутствие взаимодействия частиц означает неспособность материи к гравитационному коллапсу, – для того чтобы частица, скатываясь в гравитационную яму, в ней застряла, она должна как-то рассеять энергию, набранную в падении. Модель хорошо соответствовала видимой картине (тёмная материя не участвует в образовании звёзд), но возникал вопрос, почему тогда скорость частиц низка, – сотни километров в секунду, – ниже скорости убегания для галактик, а по меркам микромира это вообще ни о чём, – если энергию они не рассеивают?
Горячая модель, в рамках которой вимпы оказывались способными к «пятому» или «тёмному» взаимодействию, решала проблему остывания, но хуже соответствовала видимой картине. Плюс из неё вылезала всякая ерунда, вроде «тёмных звёзд», образующихся в молодой вселенной в результате коллапса скоплений тёмной материи. Гореть тёмные звёзды должны были, кстати, именно в результате аннигиляции вимпов… Однако «Джеймс Уэбб» ничего похожего не увидел.
Подтверждение способности тёмной материи к аннигиляции не является доводом в пользу модели «горячей». Ибо это не то «взаимодействие», которое может частицы затормозить и вовлечь в процесс гравитационного коллапса. По тем же причинам, аннигиляция вимпов, хотя и не противоречит «холодной модели», ничего в ней не объясняет… Но тут, – в плане объяснений, – наконец, забрезжило. Появился ключ к загадке свойств вимпов.
...Объяснять же есть что. Например, одним из также недавних открытий, стало недовложение тёмной материи конкретно в наш родной Млечный Путь. В норме, – у других галактик, – постепенно сгущающаяся к центру линза тёмной материи превышает размеры гало. Тогда как у нас тёмной материи хватило только на внутреннюю часть галактики. Солнце, фактически, катится по краю линзы, и скорости звёзд, расположенных ещё дальше от ядра убывают уже порядком с точки зрения законов Ньютона естественным…
Если кто-то забыл, то в Солнечной системе орбитальная скорость планет падает как квадратный корень с увеличением радиуса орбиты. Ибо притяжение к Солнцу убывает с квадратом радиуса. В галактиках же всё сложнее, – звезда притягивается к центру масс той части галактики, которая находится внутри её орбиты. Так что, с увеличением радиуса растёт и масса… Вот, на периферии Млечного Пути скорость звёзд зависит от расстояния до ядра так, словно по мере удаления добавляется только масса «светлая».
Почему нашей галактике тёмной материи досталось меньше, – хороший, правильный вопрос, на который наука обязательно когда-нибудь ответит. И наступит этот момент тем скорее, чем лучше будет поняты происхождение и свойства вимпов.
...И на бонус подборка феерических мнений читателей из области физики:
