Темна матерія може виявитися надтекучим рідким станом: це справжня революція у галузі фізики.
Якщо припущення фізиків виявляться вірними, це здатне кардинально змінити розуміння дослідників щодо невидимої структури Всесвіту.
Дослідники висловлюють думку, що загадкова темна матерія може проявляти властивості космічної надтекучої рідини. Вона здатна формувати закручені вихрові структури та стабільні обертові ядра в межах галактик. Якщо ця гіпотеза знайде підтвердження, вона може кардинально змінити погляди вчених на приховану структуру Всесвіту, від організації галактичних центрів до природи ниток космічної павутини, які з'єднують різні галактики. Це дослідження з'явилося в журналі Physical Review D, повідомляє Interesting Engineering.
У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!
Темна матерія становить близько 85 % усієї матерії у Всесвіті. Вона не випромінює і не поглинає світло, що робить її невидимою для телескопів. Традиційно фізики описують її як речовину, що складається з невзаємодіючих і холодних частинок, відому як холодна темна матерія (ХТМ). Модель ХТМ успішно пояснює великомасштабні структури, такі як скупчення галактик, але погано пояснює наявність більш гладких ядер галактик замість того, щоб вони мали дуже щільні ділянки.
Для розгадування цієї загадки вчені-фізики звернулися до моделей темної матерії, які вказують на те, що вона складається з надзвичайно легких частинок. Ці частинки мають таку незначну масу, що їхня поведінка нагадує хвильові процеси, а не рух окремих елементів. Коли ці частинки взаємодіють, їх відштовхування одна від одної створює ефект, схожий на квантову надтекучість. Цей стан описується за допомогою рівняння, що застосовується для характеристик таких матерій, як конденсат Бозе-Ейнштейна.
У надтекучих рідинах обертання відбувається по-іншому, ніж у звичайних рідинах. Замість безперервного обертання, потік характеризується обертанням, яке реалізується через квантовані вихори. Це мікроскопічні зони, де фаза рідини стає сингулярною, створюючи мініатюрні вихори.
Якщо темна матерія веде себе як квантова рідина певного типу, чи можливе формування схожих вихорів в обертових гало темної матерії? Щоб отримати відповідь на це питання, вчені застосували спеціалізоване моделювання, яке врахувало кілька ключових параметрів.
Моделювання розпочалося з дослідження сферичних гало надлегкої темної матерії, які мали малий момент імпульсу, що призводило до їхнього повільного обертання. Після цього вчені дозволили системі розвиватися, враховуючи вплив гравітації та взаємодії частинок темної матерії. В результаті цих розрахунків стало зрозуміло, що гало темної матерії перетворюється на компактне, стабільне обертове ядро, що функціонує як тверде тіло. Це обертання не було зумовлене простим квантовим обертанням усієї хвильової функції, а виникало через мережу вихрових ліній, які проходили через гало. Ці вихрові лінії, що є космічними аналогами вирів, формувалися в залежності від напрямку загального обертання гало. Загальна форма нагадувала сплющений сфероїд і залишалася стабільною до тих пір, поки енергія обертання була меншою за гравітаційну енергію та енергію взаємодії частинок.
Моделювання показало, що ці вихори можуть діяти як квантова основа всередині гало темної матерії, і фізики припускають, що вихрові лінії можуть навіть з'єднувати сусідні гало. Таким чином вони можуть створювати основу для ниток космічної павутини, що з'єднує галактики.
Якщо темна матерія справді поводиться як надплинна рідина, заповнена квантованими вихорами, це може спричинити революцію як у космології, так і у фізиці елементарних частинок.
Як зазначалося раніше у журналі «Фокус», фізики застосували звичайний цукор для дослідження темної матерії.
Фокус також повідомляв, що дослідники представили новий погляд на парадокс Фермі. Вони вважають, що навіть якщо інопланетні цивілізації існують, ми просто не здатні зрозуміти їхню суть. Тому позаземний інтелект досі залишається невидимим для нас.
