SUSY – суперсимметричная темная материя

Беглый взгляд на частицы, существование которых предсказывает суперсимметрия, показывает, что есть несколько потенциальных претендентов на объяснение тайны темной материи. Одним из них является нейтралино – семейство частиц, куда входит суперпартнер фотона. С теоретической точки зрения нейтралино, кажется, соответствует имеющимся данным. Нейтралино не только имеет нейтральный заряд, а потому невидимо, оно также массивно (а потому на него воздействует только гравитация), но, кроме того, оно стабильно. (Такая ситуация складывается потому, что нейтралино обладает наименьшей массой из всех частиц семейства, к которому оно принадлежит, а потому оно не может распадаться на какие-либо более легкие частицы). И наконец, последним и, вероятно, важнейшим моментом является то, что во Вселенной должно быть полно нейтралино, что делает их идеальными претендентами на роль темной материи.

У нейтралино есть одно веское преимущество: они, возможно, способны разрешить загадку, почему темная материя составляет 23 %[47] вещественно-энергетического содержимого Вселенной, в то время как водород и гелий отвечают лишь за какие-то жалкие 4 %.

Вспомним о том, что, когда Вселенной было 380 000 лет, температура продолжала снижаться до тех пор, пока атомы уже не разрывало на части при столкновениях, вызванных невероятным жаром Большого взрыва. В то время изначальный огненный шар начал остывать, конденсироваться и образовывать устойчивые целые атомы. Общее количество атомов восходит приблизительно к тому временному отрезку. Вывод таков: относительное содержание вещества во Вселенной складывалось в то время, когда Вселенная достаточно остыла, чтобы это вещество могло стать стабильным.

Этот же самый аргумент можно использовать при подсчете относительного содержания нейтралино. Сразу после Большого взрыва температура была настолько высока, что даже нейтралино уничтожались при столкновениях. Однако некоторое время спустя температура снизилась достаточно, чтобы стало возможным образование нейтралино без их последующего уничтожения. Относительное содержание нейтралино во Вселенной надо искать именно в той ранней эпохе. Осуществляя это вычисление, мы обнаруживаем, что относительное содержание нейтралино намного выше содержания атомов и, в сущности, приблизительно соответствует процентному содержанию темной материи в настоящее время. Таким образом, суперсимметричные частицы могут объяснить, почему настолько высоко относительное содержание темной материи во Вселенной.