Ученые оценили массу частиц темной материи

Ученые из исследовательского центра DESY в Германии впервые определили параметры гипотетической частицы темной материи. С текстом работы можно ознакомиться в журнале Nature.

Чтобы определить параметры аксиона — гипотетической нейтральной элементарной частицы, авторы работы использовали суперкомпьютер JUQUEEN, также известный как BlueGene/Q. Это устройство является одним из самых мощных суперкомпьютеров и применяется для высокопроизводительных вычислений. С помощью компьютера эксперты провели вычисления, которые учитывали ряд параметров, в том числе уравнение состояния космологической модели.

И хотя структура темной материи до сих остается загадкой для ученых, предполагается, что вещество должно состоять либо из нескольких типов достаточно тяжелых частиц, либо из значительного количества крайне легких. Ко второй категории принято относить аксионы. Их масса должна быть незначительной. Также считается, что они не имеют заряда и слабо взаимодействуют с другими элементами, из-за чего их крайне трудно обнаружить. Авторы работы также воспользовались известными данными и рассчитали параметры частицы.

Выяснилось, что частица должна быть легче электрона в 10 млрд раз. Согласно результатам, чтобы входить в состав темной материи, масса частицы должна составлять от 50 до 1500 микроэлектронвольт. Это означает, что если материя равномерно распределяется по всей Вселенной, то каждый кубический сантиметр в пространстве должен содержать в среднем 10 млн аксионов.

Однако предполагается, что темная материя не расположена равномерно по всей Вселенной. Напротив, в некоторых областях она может образовывать сгустки. В этом случае, объясняют ученые, каждый кубический сантиметр нашей галактики должен содержать один триллион аксионов. «Наши результаты помогут продвинуться в поисках данных частиц», — отмечает соавтор исследования Золтан Фодор.