Ученые запускают амбициозные поиски так называемой «темной силы» природы, которая сможет открыть перед человечеством дверь в сферу Вселенной, спрятанную от человеческого восприятия.

Собственно, поиски будут нацелены на выявление новой основополагающей силы, которая формирует мост между обычной материей мира вокруг нас и невидимым «темным сектором», из которого состоит большая часть космоса, пишет The Guardian.

Шансы на успех очень невелики. Но если удастся обнаружить такую силу, это будет одним из крупнейших и наиболее значимых открытий в истории физики.

Издание пишет, что сегодня наиболее полная физическая теория реальности объясняет лишь 4% Вселенной, которые люди способны увидеть. Все остальное сделано из темной материи — удивительного материала вокруг галактик — и еще более таинственной темной энергии — субстанции, призванной объяснить, почему бескрайний космос продолжает постоянно расширяться.

«На данный момент мы не знаем, из чего сделаны 90% Вселенной», — сказал исследователь Римского университета Сапиенца Мауро Рагги.

«Если мы найдем эту силу, это абсолютно изменит всю парадигму, которая есть у нас сегодня. Это откроет новый мир и поможет нам понять частицы и силы, которые формируют темный сектор», — добавил он.

Физики сегодня знают четыре основополагающие природные силы. Электромагнитная сила позволяет видеть и совершать телефонные звонки, и при этом не дает нам провалиться сквозь стул. Без так называемого сильного взаимодействия составляющие частицы атомов просто распались бы.

Слабое же взаимодействие действует в поле радиоактивности, а гравитация — самая капризная из природных сил — позволяет нам твердо стоять ногами на земле.

Но, вероятно, существуют и другие природные силы, которые до сих пор оставались незамеченными. Они формируют поведение доселе неизвестных частиц, из которых состоит темная материя и которые существенно влияют на все силы, которые человечеству известны лучше. В этом месяце Рагги и его коллеги запустят определенный научный инструмент Национального института ядерной физики близ Рима, целью которого будет выявить пятую природную силу. Машина называется Padme. Она будет фиксировать, что происходит с алмазной пластинкой толщиной в одну десятую миллиметра, простреленной потоком частиц темной материи под названием позитроны.

Когда позитроны ударятся об алмазную пластинку, они тотчас же сольются с электронами и исчезнут, выделив небольшое количество энергии. При нормальных условиях, выделенная энергия имела бы форму двух частиц света, которые называются фотонами. Но если пятая природная сила существует, произойдет нечто другое. Вместо появления двух видимых фотонов столкновение повлечет появление лишь одной частицы, известной под названием «темный фотон».

Эта гипотетическая элементарная частица — эквивалент частицы света в темном секторе Вселенной. Она несет в себе эквивалентный заряд темной электромагнитной силы. В отличие от нормальных частиц света, их темный аналог, произведенный в Padme, останется невидимым для инструментов фиксации. Но сравнивая энергию и направление потока позитронов с результатами эксперимента, ученые смогут сказать наверняка, появилась ли темная частица и какова была ее масса. Ведь если нормальные фотоны не имеют массы, то их гипотетические темные аналоги — наоборот. Поэтому Padme будет фиксировать частицы, масса которых в 50 раз выше, чем у электронов.

Темные фотоны, если они существуют, могут иметь незаметное влияние на мир, который мы видим. Зная их массу и то, на какого рода частицы они распадаются, позволит человечеству впервые взглянуть на основы Вселенной за пределами нашего восприятия.

Когда позитроны ударятся об алмазную пластинку, они тотчас же сольются с электронами и исчезнут, выделив небольшое количество энергии. При нормальных условиях, выделенная энергия имела бы форму двух частиц света, которые называются фотонами. Но если пятая природная сила существует, произойдет нечто другое. Вместо появления двух видимых фотонов столкновение повлечет появление лишь одной частицы, известной под названием «темный фотон».

Эта гипотетическая элементарная частица — эквивалент частицы света в темном секторе Вселенной. Она несет в себе эквивалентный заряд темной электромагнитной силы. В отличие от нормальных частиц света, их темный аналог, произведенный в Padme, останется невидимым для инструментов фиксации. Но сравнивая энергию и направление потока позитронов с результатами эксперимента, ученые смогут сказать наверняка, появилась ли темная частица и какова была ее масса. Ведь если нормальные фотоны не имеют массы, то их гипотетические темные аналоги — наоборот. Поэтому Padme будет фиксировать частицы, масса которых в 50 раз выше, чем у электронов. Темные фотоны, если они существуют, могут иметь незаметное влияние на мир, который мы видим. Зная их массу и то, на какого рода частицы они распадаются, позволит человечеству впервые взглянуть на основы Вселенной за пределами нашего восприятия.