Одной из фундаментальных и загадочных проблем современной физики является природа темной материи — невидимого компонента Вселенной, на который, как считается, приходится около 85% всей ее массы-энергии.
Новое исследование физиков из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Сиднее предполагает, что взаимодействие темной материи с частицами Стандартной модели может приводить к изменению базовых физических постоянных, в том числе скорости света в вакууме.
Авторы исследования рассмотрели модель, в которой темная материя представляет собой легкие частицы (например, аксионы), крайне слабо взаимодействующие с фотонами, электронами и кварками. Ученые предположили, что в ранней Вселенной такие частицы темной материи сформировали осциллирующее поле, которое могло сохраниться до наших дней.
Физики рассчитали, как это «поле темной материи» может взаимодействовать с частицами Стандартной модели (6 кварков, 6 лептонов, 4 частицы-переносчика силовых взаимодействий, а также 1 хиггсовский бозон). В качестве экспериментальных данных они использовали информацию о количестве гелия, образовавшегося во время первичного нуклеосинтеза, а также наблюдения космического микроволнового фона.
Результаты расчетов продемонстрировали, что подобное взаимодействие темной материи и частиц Стандартной модели может приводить к изменениям фундаментальных физических констант — таких, как скорость света в вакууме, гравитационная постоянная и элементарный заряд. Более того, эти изменения могут на 15 порядков превышать современные экспериментальные ограничения на взаимодействия темной материи.
Фундаментальные постоянные являются ключевыми параметрами, определяющими условия существования наблюдаемой Вселенной. Их изменение может сделать невозможным существование планет, звезд, галактик, а также возникновение и поддержание жизни. В концепции мультивселенной, предполагающей наличие других вселенных с иными физическими константами, наша Вселенная может оказаться лишь одним из вариантов, где сложился благоприятный набор этих параметров.
Таким образом, темная материя, которая до сих пор остается загадкой для ученых, может играть важнейшую роль в определении фундаментальных свойств нашей Вселенной. Дальнейшие исследования в этом направлении помогут пролить свет на природу темной материи и ее влияние на базовые физические константы, управляющие структурой и эволюцией Вселенной.
