В стандартной модели физики элементарных частиц, наиболее широко применяющейся для объяснения квантовых явлений, бозоны считаются «носителями силы» и в этом отношении являются коллегами фотонов и глюонов. Они кардинально отличаются от фермионов, к коим относятся электроны, протоны и нейтроны. В частности, тем, что последние имеют массу, а бозоны могут как обладать ею, так и не нести на себе эту тяжесть. Кроме того, фермионы подчиняются «принципу исключения Паули», согласно которому не способны пребывать в одном и том же квантовом состоянии. Это значит, что электроны или протоны с одинаковым спином не могут находиться в одном и том же месте в одно и то же время. К бозонам этот запрет не относится – они вполне способны «упаковываться» в ту или иную точку пространства. Если вспомнить, что при этом они могут обладать массой, мы получаем следующую вероятность: бозоны в огромном количестве притягиваются друг к другу, образуя, например, звезду.
Согласно теориям соответствующего рода, бозонные звезды отличаются от тех, которые мы привыкли рассматривать в космосе. Хотя бы потому, что они не могут производить световое излучение. Это значит, что они совершенно невидимы. Чужое сияние, в свою очередь, будет беспрепятственно проходить сквозь них. Попытавшись представить, как все это выглядит, вы наверняка поймете, почему эти гипотетические объекты носят прозвище «призрачных звезд». По всей видимости, выдавать присутствие этих необычных небесных тел будут только образующиеся вокруг них плазменные кольца. Бозонные звезды могут иметь гигантскую массу – не меньше, чем у сверхмассивных черных дыр, находящихся в центре большинства известных науке галактик. Некоторые астрономы считают даже, что внутри Млечного пути находится не СМЧД, а именно бозонная звезда.
Теоретически бозоны могли бы стать объяснением загадки темной материи, так как их скопления будут оказывать гравитационное воздействие, оставаясь невидимыми и неидентифицируемыми. Естественно, чтобы привлечь к себе внимание научного сообщества, одних умозрительных размышлений недостаточно. Теориям подобного рода требуются хоть какие-то практические подтверждения. И в случае с «темными бозонами» это огромная проблема, так как таковых почти нет. Здесь можно упомянуть лишь некоторые косвенные данные, полученные в рамках двух весьма известных научных проектов.
Первый из них называется «XENON1T» и реализуется итальянскими учеными, поместившими под поверхность горы большой водный резервуар, посреди которого находится контейнер с жидким ксеноном. Здесь исследователи пытаются обнаружить другого гипотетического кандидата на роль основной составляющей темной материи – так называемые «вимпы» (слабовзаимодействующие массивные частицы). Летом 2020 года ученые, анализировавшие полученные данные, заявили об обнаружении избытка электронов, который не мог быть объяснен работой вимпов. Существует вероятность того, что скачок был вызван действием темных бозонов, вступивших во взаимодействие с ксеноном, однако с гораздо большей долей вероятности тут произошло более банальное событие. Например, радиоактивное загрязнение в ходе эксперимента.
Вторым проектом, работа которого может указывать на существование темных бозонов, является LIGO - знаменитый интерферометр, позволивший ученым в 2015 году засечь гравитационные волны, возникшие в результате слияния двух черных дыр. Исследователи, работающие на этом внушительных размеров научном комплексе, со времени упомянутого успеха обнаружили множество других коллизий интересующего их типа, и особо выделили среди них одно, которое было не похоже на все остальные. В этом событии отсутствовала начальная стадия, в ходе которой сталкивающиеся черные дыры вращаются по спирали друг вокруг друга. Исследователи провели компьютерную симуляцию, призванную показать, могла ли таинственная сигнатура получиться при лобовом столкновении не связанных друг с другом черных дыр, и результат оказался отрицательным. Однако все стало на свои места, когда названные космические объекты были заменены на бозонные звезды.
Понятно, что до официального заявления об открытии этих космических объектов ещё очень далеко. Возможно, странности в показаниях XENON1T и LIGO объясняются другими, менее сенсационными причинами. Стоит отметить и то, что темные бозоны, даже будучи обнаруженными, совсем не обязательно станут окончательным объяснением загадки темной материи. Это, как мы помним, «носители силы», то есть они могут являться всего лишь посредником взаимодействия обычной материи с какими-то другими частицами, не имеющими отношения к невидимому веществу Вселенной. Обсуждаемая сегодня тема действительно излишне гипотетична, поэтому вопросов здесь гораздо больше, чем сколько-нибудь осязаемых ответов. Однако идея о том, что космос наполнен огромными «призрачными звездами», выглядит невероятно интересно. Кажется, такое не приходило в голову даже многочисленному племени писателей-фантастов.
