Темная материя оставляет на свету явный «отпечаток»

Изменения едва заметных оттенков служат подсказкой о ее составе. Используя современные телескопы и сверхчувствительные сенсоры, исследователи смогут изучать эти сигналы.

Ученые из Йоркского университета предложили новый способ «увидеть» темную материю. Эта загадочная субстанция составляет почти треть Вселенной, но до сих пор ее состав неизвестен. До недавнего времени считалось, что она никак не взаимодействует со светом и остается невидимой для наблюдателей. Новое исследование показывает, что при прохождении света через участки с темной материей появляются крошечные изменения цвета — едва различимые оттенки красного или синего, зависящие от типа вещества.

Эти следы возникают не напрямую. Свет может менять цвет, сталкиваясь с частицами, которые взаимодействуют с темной материей, например с бозоном Хиггса или топ-кварком. Именно эти косвенные эффекты оставляют так называемый «цветовой отпечаток», который способен зафиксировать высокочувствительная аппаратура. Такое обнаруженное свойство позволяет искать темную материю не в подземных лабораториях, а через наблюдение за звездным светом на расстоянии миллиардов световых лет.

Ученые предлагают использовать телескопы нового поколения, способные анализировать спектр света с точностью до миллиардных долей энергии фотона. Для экспериментов подходят приборы с высокоточной спектроскопией и сверхчувствительными детекторами фотонов. Метод позволит обнаруживать слабые изменения, которые раньше оставались незамеченными, и даст возможность выделить наиболее вероятные кандидаты на роль темной материи — вимпы, аксионы и темные фотоны.