Предполагается, что тяжелая материя может формироваться из гравитинов – сверхтяжелых частиц, наличие которых пока не подтверждено научными данными.
По оценкам, темная материя, согласно существующим теориям, составляет около 26% общей массы Вселенной, исходя из данных о гравитационном притяжении. Происхождение этой материи и ее составные частицы пока остаются неизвестными. Недавнее исследование указывает на то, что ответ может быть связан с физикой, выходящей за пределы общепринятой Стандартной модели. Законы, действующие за ее пределами, обычно обозначаются как «новая физика».
Стандартная модель физики элементарных частиц описывает фундаментальные составляющие материи и силы, посредством которых они взаимодействуют. Согласно этой модели, существует шесть типов кварков и шесть лептонов, объединенных в три поколения. Однако вся материя, которую мы наблюдаем, включая и нас самих, в конечном итоге состоит только из трех частиц первого поколения: верхнего и нижнего кварков, а также электрона, относящегося к семейству лептонов. Ученые, работающие на Большом адронном коллайдере (БАК), уже давно стремятся расширить эту модель и обнаружить новые частицы).
Ранняя работа физиков представила гипотезу, постулирующую существование сверхмассивных гравитино, которые могут быть весьма необычными кандидатами для темной материи. Во второй публикации, которая недавно появилась в журнале Physical Review D, они также изложили предложение о том, как отслеживать эти гравитино.
В рамках исследования ученые используют концепцию, предложенную лауреатом Нобелевской премии Мюрреем Гелл-Манном, которая основывается на теории «N=8 Супергравитации». Ключевым аспектом их гипотезы является новый вид бесконечномерной симметрии, предназначенный для объяснения существования всех известных кварков и лептонов. Согласно теории, одним из компонентов темной материи является элементарная частица, которую не удается обнаружить из-за ее слабого взаимодействия с обычной материей.
Ученые выдвигают гипотезу, что темная материя полностью состоит из тяжелых гравитино — частиц, определяющих гравитационное притяжение. В отличие от ранее рассматриваемых кандидатов, эти частицы демонстрируют взаимодействие с обычной материей. Однако их значительная масса предполагает, что они могли бы существовать во Вселенной в небольшой концентрации. Иначе они бы доминировали во Вселенной и вызвали бы ее преждевременный коллапс. Авторы исследования утверждают, что для объяснения темной материи во Вселенной и в Галактике достаточно было бы всего одной частицы на каждые 10 тысяч кубических километров. Для обнаружения этих сверхтяжелых гравитино ученые предлагают проводить измерения на значительной глубине под землей, поскольку они движутся намного медленнее скорости света.