Ученые наложили предел на массу темной материи
Астрофизики вычислили нижний предел массы для неуловимых частиц загадочной темной материи. Взвесить их позволили наблюдения за соседними карликовыми галактиками.
Наложить нижний предел масс на частицы темной энергии, которая по подсчетам ученых составляет 23% плотности Вселенной, удалось группе астрофизиков под руководством Савваса Кушиапаса (Savvas Koushiappas) из Брауновского университета (США). Темная материя не проявляет себя в электромагнитных взаимодействиях, и лишь по гравитационному влиянию на видимую материю во Вселенной, ученые могут судить о ее распределении. Природа этой скрытой массы не ясна, ученые лишь предполагают, что носителями ее могут быть слабо взаимодействующие массивные частицы (Weakly Interactive Massive Particles – WIMP).
Физикам известно, что эти частицы сталкиваются со своими античастицами, происходит аннигиляция, в результате которой в разные стороны разлетаются различные кварки и фотоны, то есть свет.
При помощи космической гамма-обсерватории Fermi ученые три года исследовали семь карликовых галактик вблизи Млечного пути. Анализ приходящих фотонов позволил ученым оценить темпы образования в этих галактиках кварков, что в свою очередь, дало возможность оценить нижнюю границу массы ВИМПов, которая составила 40 гигаэлектронвольт. В ядерной физике масса частиц часто выражается в электронвольтах исходя из эквивалентности массы и энергии. «Мы выяснили, что если масса этих частиц не превышала бы 40 ГэВ, то темная материя бы не существовала», --пояснил Кушиапас. Открытия ученых ставят под сомнение прошлые оценки нижней границы массы, вычисленные различными коллаборациями в ходе наземных экспериментов. Такие оценки давали оценку масс в диапазоне 7-12 ГэВ. Работа ученых опубликована в журнале Physical Review Letters.