Може и да не знаем какво точно представлява тъмната материя, но сега учените поне имат малко по-добра представа какво да търсят.

На базата на квантовата гравитация физици определиха нови много по-строги горна и долна граници на предела на масата на частиците тъмна материя. Освен това те откриват, че тези граници са много по-компактни, отколкото се смяташе досега.

Това означава, че потенциалните кандидати за тъмна материя, които са или изключително леки, или изключително тежки, най-вероятно ще отпаднат на базата на сегашните ни разбирания за Вселената.

„Това е първият път, в който някой се сеща да използва това, което знаем за квантовата гравитация, за да изчисли долната и горната граница на тъмната материя. Изненадахме се, че никой не го бе направил досега, както и нашите колеги, рецензиращи труда ни“, казва физикът и астроном Хавиер Калмет от Университета на Съсекс във Великобритания. - Това, което направихме, показва, че тъмната материя не може да бъде нито „ултра лека“, нито „супер тежка“, както сочат някои теории – освен ако не съществува някоя все още неизвестна допълнителна сила, която оказва влияние. Това научно изследване помага на физиците по два начина – фокусира търсенията на тъмна материя и помага да разберем дали съществува допълнителна мистериозна сила във Вселената или не.“

Тъмната материя е една от най-големите мистерии във Вселената. Това е мистериозната маса, отговорна за гравитационните ефекти, които не могат да бъдат обяснени от всичко останало, което засичаме по традиционните начини – т.е. нормалната материя, включваща звездите, прахта и галактиките.

Така например галактиките се въртят много по-бързо, отколкото би трябвало, ако се влияят по гравитационно само от нормалната материя в тях. Ефектът на гравитационната леща пък е много по-силен, отколкото би трябвало. Онова, което създава тази допълнителна гравитация, е отвъд възможностите ни да го засечем.

Знаем за съществуването ѝ единствено благодарение на гравитационния ефект, който оказва върху другите обекти. На базата на това е очевидно, че количеството ѝ е голямо. Приблизително 80 процента от цялата материя във Вселената е тъмна. Нарича се така, защото е тъмна и също така – мистериозна.

Знаем обаче, че тъмната материя си взаимодейства с гравитацията. Ето защо Калмет и неговият колега – физикът и астроном Фолкерт Куйперс от Университета на Съсекс – прибягват до помощта на квантовата гравитация, за да се опитат да изчислят горната и долната граница на една хипотетична частица тъмна материя.

Според тях квантовата гравитация поставя определени ограничения върху това дали една частица с различни маси може да съществува. На базата на това те отхвърлят някои потенциални стойности, които по всяка вероятност не биха могли да са адекватни на базата на сегашните ни разбирания за физиката.

Изхождайки от предположението, че само гравитацията може да си взаимодейства с тъмната материя, учените определят, че масата на частицата би трябвало да бъде между 10-3 електронволта и 107 електронволта (в зависимост от спина на частиците и естеството на взаимодействията на тъмната материя).

Това е изключително малко на фона на традиционните граници от 10-24 електронволта до 1019 гигаелектронволта. А това е особено важно, тъй като изключва доста потенциални кандидати (като например слабо взаимодействащите масивни частици).

Ако впоследствие стане ясно, че тези кандидати в действителност са основните виновници за тъмната материя, то според Калмет и Куйперс това ще означава, че те се влияят от сила, за която все още не знаем нищичко.

Изследването е публикувано във Physics Letters B.