Тёмная материя может оставлять «отпечаток» на свете в виде красного или синего оттенка

Дифференциальные сечения для фотонов, рассеянных на частицах тёмной материи WIMP массой 1 ТэВ, в зависимости от энергии фотона (ось x) и угла рассеяния фотона (ось y). Автор: Physics Letters B (2025). DOI: 10.1016/j.physletb.2025.139920

Тёмная материя, составляющая около 27% Вселенной, потенциально может быть обнаружена по «отпечатку» в виде красного или синего света, показывают новые исследования. Исследование опубликовано в журнале Physics Letters B.

Ранее считавшаяся невидимой, работа исследователей из Йоркского университета предполагает, что тёмная материя может оставлять слабые, измеримые следы на свете, когда он проходит через регионы, где присутствует эта неуловимая субстанция — это бросает вызов давним предположениям, что они никогда не взаимодействуют.

Присутствие тёмной материи известно только по её гравитационному притяжению, которое формирует галактики и удерживает их вместе, и поэтому редко ставится под вопрос, можно ли обнаружить тёмную материю через свет.

Слабый оттенок

Но команда из Йорка утверждает, что картина может быть более сложной. Их выводы указывают на то, что свет может приобретать слабый оттенок — слегка красный или синий — в зависимости от типа тёмной материи, с которой он сталкивается. Обнаружение таких эффектов может открыть новый способ изучения невидимой массы, которая доминирует в космосе.

Теоретическое исследование использует идею «правила шести рукопожатий» — представление о том, что любые два человека на Земле связаны всего несколькими общими знакомыми. Они предполагают, что подобная цепочка связей может существовать и среди частиц.

Даже если тёмная материя не взаимодействует напрямую со светом, она всё равно может влиять на него косвенно через другие частицы. Например, некоторые кандидаты в тёмную материю, известные как слабовзаимодействующие массивные частицы (WIMP), могут соединяться со светом через серию промежуточных частиц, таких как бозон Хиггса и t-кварк.

Все возможные диаграммы для рассеяния фотонов на тёмной материи, распространяемые бозоном Хиггса и гравитоном в унитарной калибровке. Автор: Physics Letters B (2025). DOI: 10.1016/j.physletb.2025.139920

Следующее поколение

Доктор Михаил Башканов из Школы физики, инженерии и технологий Йоркского университета заявил:

«Это довольно необычный вопрос для научного мира, потому что большинство исследователей согласились бы, что тёмная материя тёмная, но мы показали, что даже тёмная материя, которая является самой тёмной из возможных — она всё равно может иметь своего рода цветовую сигнатуру.

«Это захватывающая идея, и что ещё более волнующе, при определённых условиях этот «цвет» может быть фактически обнаружен. С помощью телескопов следующего поколения правильного типа мы могли бы измерить его. Это означает, что астрономия могла бы рассказать нам что-то совершенно новое о природе тёмной материи, сделав её поиск гораздо проще».

Исследование описывает, как эти косвенные взаимодействия частиц могут быть проверены в будущих экспериментах, потенциально позволяя учёным исключить некоторые теории тёмной материи, сосредоточившись на других, и поэтому исследователи утверждают, что новое исследование может указать на важность учёта этих возможностей в будущих разработках телескопов.

Поиски в небе

Понимание тёмной материи остаётся одной из величайших проблем современной физики, и поэтому следующим этапом этой работы может быть подтверждение этих выводов, что может предложить новый способ поиска субстанции, которая до сих пор проявляла себя только через гравитацию.

Доктор Башканов сказал:

«Прямо сейчас учёные тратят миллиарды на строительство различных экспериментов — одни для поиска WIMP, другие для поиска аксионов или тёмных фотонов. Наши результаты показывают, что мы можем сузить область, где и как мы должны искать в небе, потенциально экономя время и помогая сфокусировать эти усилия».

Больше информации: A. Acar et al, Dark matter: Red or blue?, Physics Letters B (2025). DOI: 10.1016/j.physletb.2025.139920

Источник: University of York