Темна матерія може виявитися надтекучою рідиною: це справжня революція в галузі фізики.

Якщо припущення фізиків знайдуть підтвердження, це може радикально змінити погляди науковців щодо невидимої структури Всесвіту.

Дослідники висловлюють припущення, що загадкова темна матерія може діяти подібно до космічної надтекучої рідини. Вона здатна формувати закручені вихрові структури і стабільні обертові центри в межах галактик. Якщо це припущення виявиться правильним, воно може істотно змінити погляди вчених на приховану структуру Всесвіту — від організації центров галактик до характеру ниток космічної павутини, які поєднують галактики між собою. Ці висновки були опубліковані в журналі Physical Review D, як повідомляє Interesting Engineering.

У Фокус. Технології тепер має власний Telegram-канал! Приєднуйтесь, щоб бути в курсі найновіших та найцікавіших подій у царині 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 розгадки цієї загадки вчені-фізики звернулися до моделей темної матерії, що пропонують ідею про те, що вона складається з надзвичайно легких частинок. Вони настільки невагомі, що ведуть себе як хвилі, а не як окремі об'єкти. Коли ці частинки взаємодіють, відштовхуючи одна одну, їхня поведінка нагадує квантову надтекучу рідину. Цей стан матерії описується рівнянням, яке характерне для таких систем, як конденсат Бозе-Ейнштейна.

У надтекучих рідинах обертальні процеси відбуваються по-іншому, ніж у звичайних рідинах. Замість безперервного обертання, тут спостерігається рух, що забезпечується лише завдяки квантованим вихорам. Це маленькі ділянки, де фаза рідини досягає сингулярності, створюючи мікроскопічні вири.

Якщо темна матерія веде себе як квантова рідина певного типу, чи можливе виникнення подібних вихорів у обертових гало темної матерії? Для отримання відповіді на це питання вчені застосували спеціалізоване моделювання, яке об'єднувало кілька ключових параметрів.

Моделювання почалося зі створення сферичних гало з надлегкої темної матерії, які мали невелику величину моменту імпульсу, що сприяло їх легкому обертанню. Далі науковці дозволили цій системі еволюціонувати, враховуючи гравітаційні сили та взаємодії між частинками темної матерії. В результаті дослідження було виявлено, що гало темної матерії трансформуються в щільне, стабільне обертове ядро, яке поводиться як тверде тіло. Цей процес обертання зумовлювався не лише квантово-механічним обертанням всієї хвильової функції, а й мережею вихрових ліній, що пронизували гало. Ці вихрові лінії, подібні до космічних еквівалентів вирів, формувалися відповідно до загального напрямку обертання гало. Загальна конфігурація нагадувала сплющений сфероїд і залишалася стабільною, поки енергія обертання була меншою за гравітаційну 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 дійсно веде себе як надплинна рідина, що містить квантовані вихори, це може викликати справжню революцію в обох сферах: космології та фізиці елементарних частинок.

Як повідомляв Фокус, вчені-фізики застосували звичайний цукор для виявлення темної матерії.

Фокус також повідомляв, що дослідники висунули нову версію пояснення парадоксу Фермі. Вони стверджують, що навіть якщо життя поза нашою планетою дійсно існує, ми, можливо, просто не здатні зрозуміти його суть. Саме тому досі не було виявлено жодного інопланетного інтелекту.