Тёмная материя: почему мы её ищем и не находим

Астрономы обнаружили: галактики вращаются быстрее, чем позволяет видимая масса. Если бы там было только то, что мы видим (звёзды, газ, пыль), галактики распались бы. Значит, есть что-то невидимое. Назвали "тёмной материей".

Доказательства

1. Скорости вращения галактик
2. Гравитационное линзирование (искривление света вокруг скоплений галактик больше, чем от видимой массы)
3. Реликтовое излучение — "эхо" Большого взрыва показывает определённые паттерны, требующие тёмной материи
4. Структура Вселенной — распределение галактик соответствует моделям с тёмной материей

Сколько её

По современным оценкам: 85% всей материи — тёмная. Плюс 68% всей энергии Вселенной — "тёмная энергия" (ещё одна загадка). Обычная материя (атомы) — только около 5% всего состава.

Что это

Мы не знаем. Гипотезы:

• WIMP (слабо взаимодействующие массивные частицы) — самая популярная, но эксперименты не подтверждают
• Аксионы — лёгкие частицы, предсказанные некоторыми теориями
• Стерильные нейтрино
• Что-то совсем другое — может быть, гравитация действует не так, как мы думаем (MOND-теории)

Эксперименты

XENON (Италия), LUX-ZEPLIN (США), PandaX (Китай) — подземные детекторы ищут прямое взаимодействие. Пока ничего. Либо детекторы недостаточно чувствительные, либо тёмная материя — не то, что мы думали.

Значение

Если мы не понимаем, из чего сделана большая часть Вселенной, у нас есть большой пробел в физике. Решение может привести к революции в понимании реальности.