По мнению исследователя, гамма-излучение, зарегистрированное гамма-телескопом «Ферми», вероятно, вызвано распадом вимпов – частиц темной материи. Многие другие физики уже выразили сомнения в существовании этих частиц. В случае подтверждения открытия независимыми проверками, это может привести к значительным изменениям в космологическом представлении о Вселенной.
До начала 2020-х считалось, что наиболее вероятным объяснением структуры наблюдаемой Вселенной является существование слабо взаимодействующих частиц темной материи — вимпов. Приверженцы данной теории исходили из того, что эти частицы воздействуют на обычную материю посредством гравитации, но не взаимодействуют с другими силами. В конце 2010-х годов подобное представление породило ряд вопросов.
Несмотря на масштабные и дорогостоящие исследования, направленные на обнаружение следов вимпов с использованием различных детекторов, они не принесли результатов. Кроме того, столкновения галактик не выявили какого-либо воздействия этих частиц на изменение скорости их движения.
Даже в случае отсутствия взаимодействия с обычной материей, вимпы не способны избегать столкновений друг с другом. Отсутствие каких-либо признаков таких взаимодействий ставит под сомнение их физическую реальность.
Томонори Тотани — сотрудник Токийского университета, расположенного в Японии) опубликовал статью в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, в работе утверждается об обнаружении признаков распада вимпов. Автор считает это первым «прямым» подтверждением существования темной материи.
В представлениях, популярных в 2010-е годы, предполагалось, что вимпы и темная материя преимущественно скапливаются в центрах галактик. В случае аннигиляции этих частиц – процессе, характерном для многих известных частиц – должно происходить образование гамма-фотонов. Тотани проанализировал данные об излучении гамма-фотонов из центральной области Млечного Пути и выявил статистически значимый пик в районе 20 гигаэлектронвольт.
Обнаруженное излучение имеет вид сферически симметричного гало, окружающего центр нашей галактики. Исследователь предпринял попытку оценить воздействие систематических, не учтенных ранее погрешностей на полученные данные, однако пришел к заключению, что даже с учетом этих погрешностей пик остается в области 20 гигаэлектронвольт.
Гамма-фотоны с такой энергией соответствуют аннигиляции частиц, масса которых составляет приблизительно 500–800 масс протона. Произведение сечения аннигиляции вимпов на скорость этого процесса находится в диапазоне 5–8×10 −25 кубических сантиметров на секунду. Тотани упоминает, что это сечение выше, чем полученные ранее другими группами реалистичные ограничения на величину такого сечения. Но считает, что это все равно возможно — если учесть различные неопределенности в исходных данных.
«Если данные подтверждаются, то, по имеющимся сведениям, это первое наблюдение темной материи, сделанное человечеством. В этом случае выяснится, что она состоит из ранее неизвестных частиц, не описанных в стандартной модели физики элементарных частиц, что станет важным шагом вперед как для астрономии, так и для физики», – считает астроном.
Основной его позицией остаётся утверждение о том, что известные науке астрофизические объекты, испускающие гамма-излучение, не демонстрируют пик на отметке 20 гигаэлектронвольт. Вместе с тем следует учитывать, что источники высокоэнергетического излучения в галактиках изучены пока не в полной мере, и новые открытия в этой сфере продолжают появляться, что может поколебать его доводы. Ещё одна сложность заключается в том, что поиски вимпов с массой, приблизительно равной 500-800 протонов, на земных ускорителях до сих пор не увенчались успехом, несмотря на значительные финансовые вложения.
Naked Science уже писал, в настоящее время все больше астрофизиков и космологов выражают сомнения относительно существования вимпов и в отношении того, что темная материя состоит из частиц. Альтернативное объяснение, предполагающее, что она представляет собой компактные скопления черных дыр, приобретает все большую популярность в 2020-х годах.