Los físicos proponen ver la materia oscura no como una partícula misteriosa que se ha intentado atrapar durante décadas, sino como un mundo oculto completo con su propia "química". Científicos de la NRNU MEPhI y la Southern Federal University, junto con colegas de Italia y Francia, bajo la dirección del profesor Maxim Khlopov, están considerando un modelo de "átomos oscuros", estructuras similares a los átomos ordinarios, pero que existen en el sector invisible del Universo.

La idea surgió de un viejo problema de la astrofísica: las galaxias giran demasiado rápido. Si solo se tuvieran en cuenta las estrellas, el gas y el polvo, su gravedad no sería suficiente para mantener unidos tales sistemas. Esto significa que, junto con la materia visible, debe haber una masa invisible que no brilla, pero que afecta el movimiento de las galaxias.

Anteriormente, los WIMP (partículas masivas de interacción débil) se consideraban los principales candidatos para esta masa. Pero ni el Gran Colisionador de Hadrones ni los detectores subterráneos han dado resultados convincentes hasta ahora. Por lo tanto, los físicos están probando activamente otros escenarios: quizás la materia oscura sea más compleja y pueda agruparse en "átomos" neutros a partir de sus análogos de electrones, protones y fotones.

En uno de los modelos, una partícula superpesada con una gran carga negativa es capaz de capturar núcleos de helio. Así surge un "átomo oscuro" eléctricamente neutro, que casi no interactúa con la luz y se comporta como materia fría e invisible. Según los cálculos de los científicos, en el Universo temprano tales estructuras podrían haberse formado de manera mucho más eficiente de lo que se suponía anteriormente.

Este esquema puede explicar varias observaciones extrañas a la vez. El detector AMS en la Estación Espacial Internacional ha estado registrando un exceso de positrones, antipartículas de electrones, durante más de diez años. Según el modelo MEPhI, estos pueden ser creados por una pequeña parte cargada restante del plasma oscuro, mientras que los "átomos oscuros" neutros forman un gran halo alrededor de la Galaxia y no producen radiación gamma adicional, que debería haber aparecido en otras versiones.

Otra pista podría estar en la Tierra. El experimento italiano DAMA/LIBRA ha estado observando picos estacionales en cristales de yoduro de sodio durante muchos años. Según los cálculos de los físicos, los "átomos oscuros" pesados de hasta 11 TeV pueden pasar a través del planeta, ralentizarse y unirse a los núcleos de sodio, emitiendo fotones con una energía de 1 a 6 keV. Tal señal debería cambiar una vez al año, cuando la Tierra se mueve hacia el flujo de materia oscura o se aleja de él.

Ahora los autores continúan refinando los modelos de mecánica cuántica y buscando parámetros bajo los cuales los "átomos oscuros" se ajusten a todos los datos acumulados. Si la hipótesis se confirma, la búsqueda de materia oscura podría cambiar: en lugar de buscar una sola partícula, los físicos tendrán que estudiar una "tabla de elementos" oculta completa del Universo invisible.