Logo

Темная материя в Стандартной модели

Темная материя – это загадочная субстанция, существование которой, по всей видимости, по­зво­ли­ло сфор­ми­ро­вать­ся галактикам в процессе эволюции Вселенной [1]. Долгое время темная материя была слабым местом Стандартной модели [2], но открытие бозона Хиггса этот недостаток помогло устранить [3], [4]. Это очень хорошо, потому что Стандартная модель позволяет точно описать строение и взаи­мо­дейст­вие элементарных частиц [5], правда, у неё есть проблемы [6] и, скорее всего, она является частным случаем более общей теории квантового взаи­мо­дейст­вия [7], [8]. Но она хорошо подходит для описания элек­тро­маг­нит­но­го взаи­мо­дейст­вия, хуже для элект­ро­сла­бо­го взаи­мо­дейст­вия и ещё хуже для сильного взаи­мо­дейст­вия [9].

ТЕМНАЯ МАТЕРИЯ В СТАНДАРТНОЙ МОДЕЛИ

Ключевым элементом Стандартной модели является хиггсовский механизм элект­ро­сла­бой симметрии [10]. Изучают его с помощью Большого адронного коллайдера [11]. Собственно, суть хигг­совс­ко­го механизма заключается в том, что он нарушает электрослабое взаи­мо­дейст­вие и придаёт частицам массу [12]. Вот почему все так возликовали, когда 4 июля 2012 года смогли найти кандидата на роль бозона Хиггса, и вообще чуть ли не сошли с ума от радости, когда в марте 2013 года эта информация подтвердилась [13]. «Что тут такого?» – спросите вы. Так это же подтверждает возможность существования нашей Вселенной! Точнее, что её су­щест­во­ва­ние адекватно описывает Стандартная модель.

Элементарные частицы, из которых состоит наш мир, являются частицами полей. Электроны – электронного поля. Фотоны – элек­тро­маг­нит­но­го поля. В общем, не углубляясь в физику элементарных частиц, они все составляют поля. И каждое поле в состоянии с нулевой энергией является вакуумом [14]. В таком состоянии существуют только виртуальные частицы [15]. Но вакуум хиггсовского поля является ненулевым [16]. Для хигг­совс­ко­го поля вакуум является полем с равномерно рас­пре­де­лён­ной энергией [17]. Именно поэтому оно и придаёт массу другим частицам, замедляя их [18], [19]. А вот формирование темной материи в Стандартной модели объяснить достаточно тяжело.

Темная материя в Стандартной модели

23 марта 2018 года в журнале Physical Review Letters была опубликована работа, в которой удалось про­де­мон­ст­ри­ро­вать механизм распада ложного вакуума и образование темной материи в рамках Стандартной модели [20]. А от­вет­ст­вен­ность за это несёт форма потенциала Хиггса! В нашей Вселенной вакуум поля Хиггса лежит в области энергии порядка 100 ги­га­элек­трон­вольт [21], но в результате распада ложного вакуума уровень энергии снизится [22] и Вселенная перестанет существовать. Вернее, законы физики изменятся и очень вероятно, что Вселенная превратится, в итоге, в одну огромную черную дыру [20].

ТЕМНАЯ МАТЕРИЯ

С другой стороны, в рамках описанной модели, хотя форма потенциала Хиггса и ответственна за разрушение Вселенной, она же и является условием её формирования. Каким образом? Во-первых, «уничтожение» Вселенной произойдёт в результате распада ложного вакуума. Во-вторых, формирование Вселенной произошло в результате су­щест­во­ва­ния темной материи. Если бы её не было, то галактики просто не смогли бы сфор­ми­ро­вать­ся. Не смогли бы сфор­ми­ро­вать­ся галактики → не сфор­ми­ро­ва­лась бы Солнечная система → не сфор­ми­ро­ва­лись бы мы. А это очень плохо. Ведь мы классные! А от­вет­ст­вен­ность за всё несёт форма потенциала Хиггса!

P.S. Бла­го­да­рим за вни­ма­ние! На­де­ем­ся, что ста­тья бы­ла ин­те­рес­на и поз­на­ва­тель­на. Ес­ли у вас ос­та­лись ка­кие-ли­бо воп­ро­сы, есть за­ме­ча­ния или вы хо­ти­те выс­ка­зать сло­ва бла­го­дар­нос­ти, то для все­го это­го мож­но вос­поль­зо­вать­ся фор­мой ком­мен­та­ри­ев ни­же. Оце­ни­вай­те ста­тью, де­ли­тесь ею с друзь­я­ми в со­ци­аль­ных се­тях, до­бав­ляй­те сайт в из­бран­ное и бо­ри­тесь с мра­ко­бе­си­ем во всех его про­яв­ле­ни­ях, аминь!

Источники

[1] sciencedirect.com/science/article/pii/S2405601415010858

[2] sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269316302660

[3] sciencedirect.com/science/article/pii/S2212686415000163

[4] sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269312007575

[5] sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269305000602

[6] sciencedirect.com/science/article/pii/S0920563203014099

[7] sciencedirect.com/science/article/pii/S0920563213004817

[8] sciencedirect.com/science/article/pii/S0550321300001991

[9] sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269316300132

[10] sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269313007910

[11] sciencedirect.com/science/article/pii/S037026931200857X

[12] sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269315003743

[13] home.cern/topics/higgs-boson

[14] sciencedirect.com/science/article/pii/S221268641300037X

[15] sciencedirect.com/science/article/pii/S2212686414000077

[16] sciencedirect.com/science/article/pii/S037026931500283X

[17] sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269317304203

[18] sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269312008611

[19] sciencedirect.com/science/article/pii/S0550321314002739

[20] journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.121301

[21] sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269316307699

[22] sciencedirect.com/science/article/pii/S037026931630466X

[свернуть]
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...

avatar
  Подпишись!  
Уведомлять
Вставить формулу как
Блок
Строка
Дополнительные настройки
Цвет формулы
Цвет текста
#333333
Используйте LaTeX для набора формулы
Предпросмотр
\({}\)
Формула не набрана
Вставить