Физики «вернули к жизни» гипотезу о темных фотонах
Поскольку ученые годами безрезультатно ищут частицы темной материи, многие физики сомневаются, что она вообще состоит из них. Однако одна из таких гипотез неожиданно получила второй шанс: выяснилось, что прежние ограничения на существование гипотетических темных фотонов могли быть слишком строгими.
Темная материя (ТМ) — один из самых больших вопросов современной физики. В ее существовании ученые практически не сомневаются: именно ее гравитационное воздействие на галактики удерживает звезды, составляющие эти галактики, вместе. Правда, из чего она состоит по-прежнему неизвестно, и исследователи рассматривают самые разные варианты, включая гипотетические частицы.
Среди наиболее известных кандидатов присутствуют вимпы (WIMP) и аксионы. Причем в последние десять лет физики все чаще критикуют обе эти идеи. Первые представляют собой тяжелые частицы, слабо взаимодействующие с обычным веществом, а вторые — чрезвычайно легкие частицы. Еще один вариант — темные фотоны. Они похожи на обычные фотоны, но относятся к так называемому темному сектору — пока неизвестной физике за пределами Стандартной модели.
От гипотезы о темных фотонах физики почти отказались после того, как расчеты показали, что эти частицы должны заметно нагревать вещество в ранней Вселенной. Тогда космос был заполнен горячей плазмой — смесью свободных электронов и ионов. По прежним моделям, в какой-то момент частота колебаний плазмы могла совпасть с массой темного фотона. Это называется резонансом: когда частоты совпадают, энергия особенно легко переходит от одного колебания к другому. В результате темные фотоны должны были передать плазме значительную часть своей энергии и нагреть ее.
Такой нагрев не мог оказаться незаметным. Он должен был оставить след в наблюдаемой Вселенной, например, изменить свойства реликтового излучения. Но поскольку таких изменений не обнаружили, ученые решили, что темные фотоны не могли передавать плазме столько энергии, а значит, их существование оказалось под вопросом.
Именно эти ограничения решили пересмотреть авторы нового исследования. Чтобы понять, действительно ли плазма будет продолжать поглощать энергию темных фотонов после начала резонанса, физики провели компьютерное моделирование. В нем они отдельно отслеживали поведение электронов и ионов. Это важный подход: в прежних расчетах плазму рассматривали преимущественно как линейную систему: если передача энергии началась, то должна была продолжаться.
Однако в реальной плазме все оказалось сложнее. Сначала темные фотоны действительно передавали энергию электронам, возбуждая в плазме особые колебания — ленгмюровские волны. Но по мере роста их энергии в системе появлялись другие колебания, в том числе ионно-акустические волны, что приводили к небольшим изменениям плотности плазмы в разных местах.
Из-за этих колебаний плазма становилась неоднородной, и условия для быстрого резонанса нарушались. Передача энергии от темных фотонов к плазме быстро замедлялась — фактически плазма сама не давала этому процессу продолжаться.
По итогу прежние ограничения на темные фотоны оказались много слабее, чем считалось. В зависимости от массы частицы допустимая сила ее взаимодействия с обычным веществом может быть в 3000–10 миллионов раз больше прежних оценок. Значит, диапазон параметров, который раньше считался практически исключенным, снова можно рассматривать.
Результаты научной работы, опубликованные в журнале Physical Review Letters, не доказывают, что темные фотоны существуют или что именно из них состоит темная материя. Тем не менее физики показали, что один из главных космологических аргументов против этой гипотезы оказался не таким надежным, как считалось. Так что темные фотоны снова становятся возможной целью для будущих поисков гипотетических частиц ТМ.
Telegram 
Дзен 
VK Запуск китайского космического автомата на этой неделе должен был привести к первой посадке земного аппарата на южном полюсе Луны. Однако сочетание тайфуна и слабых энергетических возможностей современных китайских ракет заставило отказаться от запуска не только на август, но и на весь 2026 год.
Ученые Сеченовского Университета разработали клеточные блоки, которые могут стать основой для 3D-биопечати пародонта — комплекса тканей, окружающих зуб, и удерживающих его в альвеоле. Исследователи показали, что комбинация клеток десны и зубной пульпы позволяет создавать более устойчивые и функциональные тканевые конструкции, чем использование каждого типа клеток по отдельности. Работа стала важным этапом на пути к созданию тканеинженерного пародонтального комплекса.
Поскольку ученые годами безрезультатно ищут частицы темной материи, многие физики сомневаются, что она вообще состоит из них. Однако одна из таких гипотез неожиданно получила второй шанс: выяснилось, что прежние ограничения на существование гипотетических темных фотонов могли быть слишком строгими.
С помощью ускорителей ученые имитируют процессы, происходившие в первые мгновения жизни Вселенной. Так пытаются решить загадки наблюдаемой реальности: почему материи больше, чем антиматерии, состоят ли кварки из других частиц, как сохраняется барионное число. В этот раз анализ столкновений на коллайдере RHIC предоставил сильное свидетельство того, что барионное число переносится не кварками, а глюонной перемычкой внутри протонов.
Большой адронный коллайдер многие воспринимают как инструмент изучения первых мгновений жизни Вселенной и поиска редких частиц. Но ушедший на обновление ускоритель частиц все еще приносит новые данные и о таких, казалось бы, хорошо изученных объектах, как ядро атома кислорода. Физики ЦЕРН выяснили, что и оно, и ядро атома неона ведут себя не так, как предсказывали модели.
Вполне возможно, что примерно 55 тысяч лет назад неандертальцы обитали гораздо южнее, чем считалось до сих пор. На то, что они могли приспособиться к жизни в условиях пустыни, указали каменные орудия, обнаруженные на Аравийском полуострове.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии