Pandemic dark matter

Карантинная пандемия COVID-19 — дело темное во всех смыслах, начиная от проблемы происхождения уханьского болезнетворного агента (кто знает, сколько десятков лет обретался его предок во мраке юньнаньских пещер, прежде чем попал в заботливые руки Ши Чжэнли и ее молодой талантливой команды вирусологов), но не заканчивая трудностями на пути логического объяснения очередной волны европейских локдаунов — это при доле-то вакцинированных, перевалившей в отдельных странах Старой Европы за 75%. Второй зимний сезон подряд огни рождественских ярмарок ЕС рискуют погаснуть еще до первого снега, а маски, перчатки и уколы — не принести никаких весомых результатов, кроме масштабного коллапса малого бизнеса.

В попытках найти рациональное обоснование маразматической реакции спецслужб и чиновников от медицины, регулярно превращающих те или иные области Европейского Союза, Австралии, Индии или Китая в карантиновирусный концлагерь, мизофобы доходят до гомерически смешных проповедей.

С моим предложением привязать карантиновирус к любимой Голливудом каузальной петле можно ознакомиться в заметке, развивающей сеттинг парадокса Иокасты. А пока рассмотрим перспективы использования математических моделей COVID-19 на пользу другого темного дела: физики темной материи. Тут поневоле вспомнишь, что буйные умы взыскующих постоянной должности аспирантов и постдоков еще семь лет назад предлагали искать темную материю при помощи биодетектора.

В более свежей работе коллектива ученых во главе с Торстеном Брингманном из университета Осло проблема избытка темной материи во Вселенной решается при помощи так называемого “пандемийного механизма” .

χψ → χχ

Именно, предполагается, что частицы темной материи χ в ранней Вселенной могли “заражать” частицы обычной материи ψ из тепловой бани и конвертировать в своих двойников, а “переносчиком” инфекции служил массивный векторный калибровочный бозон V— “вирус”.

Эта довольно простая модель позволяет воспроизвести и процессы “заражения”, и более привычное “вмораживание” (freeze-in) частиц темной материи в первозданную плазму, обратное реакциям ее аннигиляции и вызываемое “утечкой” из тепловой бани. Но, в отличие от последних, рост количества темной материи подчиняется экспоненциальному, а не степенному закону.

Процесс χψ → χχ является дуальным распространению COVID-19 (и вообще любой заразы). Что же следует тогда рассматривать как аналог скорости выздоровления (а она в нашем мире весьма значительна и вынуждает воспринимать драконовские меры карантинной пандемии со здоровым скепсисом, переходящим в опасливое отвращение к деятельности властей)? Параметр Хаббла, тот самый, вокруг которого оформилось свое противостояние непримиримых “ваксеров” и “антиваксеров”, причем каждая группировка предсказуемо желает науке и Вселенной только добра, но с каждым новым измерением загоняет кол чуть глубже в сердце классической модели ΛCDM.

Но каким бы ни было предпочитаемое авторами его значение, а в модели пандемической темной материи параметр Хаббла играет ключевую роль: на ранних стадиях эволюции Вселенной доминирует инфекция, а позже, когда Вселенная начинает расширяться, да еще и с ускорением, заражение тормозится, и с той поры преобладают процессы выздоровления. Как только частицы тепловой бани становятся нерелятивистскими, инфекция естественным образом выходит на плато,

даже если первоначальный избыток темной материи принять, как в модели с “вмораживанием”, за околонулевой.

Триггер первичной вспышки производства темной материи остается неясным, хотя для модели он и не важен. Авторы перечисляют несколько вариантов, ласкающих слух и фантазию любителя современной фантастики: чего стоит только распад островков ложного вакуума после фазового перехода в темном секторе, ехидно поименованных “рынками морепродуктов”?

Любопытно, что при таком механизме допустимы частицы темной материи даже тяжелей обычно приводимого в литературе “предела унитарности” (он расположен около 100 ТэВ).

Хотя статья Брингманна с сотр. в начале ноября вышла на страницах престижного Physical Review Letters, не покидает ощущение, что пранк этот зашел слишком далеко в момент, когда рецензент не удосужился проверить дату публикации препринта на arXiv — 1 апреля 2021 года.

Впрочем, как известно, зависимость сцинтилляционных вспышек на рождественских гирляндах детекторов темной материи подчиняется сезонным вариациям. Правда, только в одном лабораторном комплексе — Гран-Сассо, где уже открывали (а потом пристыженно “закрывали”) сверхсветовые нейтрино. И глобальный Север это помнит.

А что, если помнит и враждебная человечеству цивилизация, построенная на темной материи?

LoadedDice