Пошуки темної матерії й надалі перебувають у числі найамбітніших та найскладніших викликів сучасної фундаментальної фізики. За відсутності прямих доказів дослідники змушені шукати опосередковані ознаки присутності цієї невловимої субстанції у масивах даних найбільших експериментів. Нещодавній аналіз аномалій у роботі Великого адронного коллайдера відкриває неочікуваний шлях до розуміння природи темної матерії: згідно з новою гіпотезою, випадкові системні збої можуть бути наслідком взаємодії Землі з масивними частинками раннього Всесвіту.
Пошук темної матерії часто порівнюють із спробою знайти ключі вночі під ліхтарем: дослідники шукають її там, де «світліше» і найзручніше, тобто у структурованих базах даних високоточних приладів. Одним із таких інструментів став Великий адронний колайдер (ВАК), який, окрім своїх основних завдань із вивчення елементарних частинок, фактично працює як гігантський детектор космічних аномалій.
У практиці експлуатації ВАК існує специфічний термін UFO (Unidentified Falling Objects). У цьому контексті йдеться не про літаючі тарілки, а про неопізнані об'єкти, що падають — мікроскопічні частинки пилу, які періодично з’являються в глибокому вакуумі трубки прискорювача. Ці явища стають проблемою, оскільки навіть найменша порошинка здатна спричинити руйнування протонного пучка, що фіксується датчиками системи моніторингу. Загадка полягає в тому, звідки береться енергія для «струшування» цього пилу зі стінок вакуумної камери, оскільки спонтанно такі процеси відбуватися не повинні.
Спроба пояснити цей феномен була зроблена фізиками з Університету Британської Колумбії. Дослідники висунули гіпотезу про те, що причиною механічних вібрацій можуть бути аксіонно-кваркові згустки (AQN) — гіпотетична форма темної матерії, що виникла в перші миті після Великого вибуху.
Спочатку розглядалася версія про те, що самі порошинки є згустками AQN. Однак розрахунки показали невідповідність: розмір частинок у колайдері становить одиниці мікрон, тоді як маса типового згустка аксіонно-кваркової матерії має бути значно вищою — від 100 грамів до одного кілограма. Це привело вчених до нового висновку: самі частинки AQN не потрапляють всередину труби, але їхній проліт крізь земну кору викликає потужний акустичний ефект.
Механізм взаємодії виглядає наступним чином: масивний згусток темної матерії проходить крізь Землю на відстані до 100 кілометрів від кільця колайдера. Цей рух породжує підземну ударну хвилю, яка передається через гірські породи до обладнання ВАК. Енергії цієї хвилі достатньо, щоб викликати мікровибрацію стінок прискорювача, внаслідок чого пил відокремлюється від поверхні та перетинає шлях протонного пучка.
Для підтвердження цієї теорії необхідний специфічний патерн сигналів. Поодинока втрата пучка може бути випадковістю, але серія з трьох і більше подій на різних ділянках 27-кілометрового кільця вказує на системний процес. Оскільки ударна хвиля поширюється в породі зі швидкістю приблизно 4 км/с, пов'язані події мають виникати з інтервалами від 6 мілісекунд до 2 секунд.
Такий сигнал теоретично можуть зафіксувати близько 4000 моніторів втрат пучка, розподілених уздовж усієї траси колайдера. Для верифікації даних пропонується використовувати перехресний аналіз із показаннями сейсмічної мережі ЦЕРН, інфразвукових станцій та розподілених акустичних датчиків.
За попередніми оцінками, взаємодія з AQN може пояснювати від 1% до 10% усіх спостережуваних UFO. Математичні моделі показують, що за 360 годин роботи така серія подій створила б сигнал, який у п'ять разів перевищує рівень фонового шуму. Наразі робота має теоретичний характер і є методологічною базою для подальших досліджень. Підтвердження гіпотези потребуватиме глибокого ретроспективного аналізу архівних даних ВАК з метою пошуку просторово-часових кореляцій, які неможливо пояснити звичайними механічними перешкодами або технічним зносом обладнання.
Загадка першого потрійного астероїда системи
