Тело человека состоит примерно из 1028 частиц, сопряженных вместе. Обычный человек весит от 50 до 100 килограммов и стоит на поверхности Земли. Но темная материя ведет себя по-другому. Она не взаимодействует с ядерными или электромагнитными силами. Она не сталкивается с другими частицами или с собой. Она взаимодействует только с гравитационной силой и, насколько мы можем судить, это единственная сила, с которой она имеет дело. Что было бы с вами, с человеком, если бы внезапно все частицы вашего тела превратились в частицы темной материи?
Разница между тем, что вы есть, и тем, чем вы можете стать, огромная.
На Земле мы состоим из обычной материи: по большей части в форме атомов. На субатомном уровне наши атомные ядра связаны сильной ядерной силой, позволяющей большому разнообразию элементов из периодической таблицы стабильно сосуществовать в одном теле. Именно электромагнитная сила удерживает ваше тело в едином целом, связывая атомы в молекулах, клетках, органах и всем теле. Гравитационное притяжение Земли удерживает нас на поверхности, а электромагнитные силы между атомами Земли не позволяют нам провалиться под землю. Между тем Земля вращается на орбите Солнца, которое крутится в галактике, которая мчится через космос.
МКС на орбите Земли, которая вращается вокруг Солнца и движется через галактику одновременно с этим
Представьте, что все клетки нашего тела внезапно оказались бы во власти темной материи?
Что, если вместо того, чтобы состоять из частиц Стандартной модели, которые испытывают полный набор фундаментальных взаимодействий, мы превратимся в частицы, которые взаимодействуют только гравитационно? Первым делом, конечно, ваше тело перестанет быть связанным в одно целое, и вы просто исчезнете. Ядерные силы, удерживающие ваши ядра и протоны вместе, испарятся; электромагнитные силы, которые удерживают атомы и молекулы вместе, исчезнут; ваши клетки и органы просто перестанут существовать.
Не будет никаких фантастических визуальных эффектов. Вы просто станете невидимыми, поскольку даже свет не будет отражаться от частиц вашего тела
Вместо этого, из-за тепловых движений частиц на скорости порядка 3000 м/с, темная материя, которая составляла ваше тело, просто разлетится во всех направлениях. Но даже на такой скорости частицы темной материи останутся привязанными к Земле, поскольку скорости их движения будет недостаточно, чтобы преодолеть гравитационное притяжение планеты. Каждая отдельно взятая частица, несмотря на движение в случайных направлениях, внезапно выходит на эллиптическую орбиту с центром Земли в одном из фокусов. Без электромагнитной силы, препятствующей проходу темной материи через Землю, она просто летит, пока не возвращается в исходную позицию: путешествие занимает порядка 88 минут.
Что примечательно, частицы темной материи, которые когда-то вас составляли, не теряют энергию при прохождении через Землю. Поскольку никаких сил, кроме гравитации, им не мешает, они будут оставаться на орбитах бесконечно долго, взмывая над поверхностью Земли и возвращаясь в исходное положение, где было ваше тело. Вы никогда не восстановите форму своего тела из этих частиц темной материи, вместо этого каждая частица всегда будет проходить через точку, в которой было ваше тело.
Поскольку Земля, Солнце, галактика и все остальное также подчиняются законам гравитации, только приливные силы в конечном итоге приводят к тому, что темная материя ведет себя отлично от атомов Земли. Очень и очень медленно приливное трение Луны и Солнца приводит к тому, что вращение нашей планеты замедляется. Чуть удлиненный день означает, что все на поверхности Земли, от земли и океанов с атмосферой, будет дольше возвращаться в свою изначальную точку с каждым оборотом. Но не темная материя.
Вместо этого темная материя будет медленно дрейфовать с течением времени, удаляясь из своего первоначального местоположения по мере замедления вращения Земли. Видите ли, темная материя не зависит ни от чего, кроме гравитации, поэтому даже в то время, когда изменяется вращение Земли, темная материя никак на это не реагирует. Спустя один лишь год, местоположение, в которое возвращается темная материя, сместится примерно на полметра и будет удаляться геометрически с течением времени.
Пока гравитационный танец нашего мира, Солнечной системы и галактики будет продолжаться, темная материя, которая когда-то оставалась привязанной к Земле (вместе с вами), будет дрейфовать по отношению ко всей остальной материи, проводя большую часть времени в глубине Земли. Но время от времени она будет возвращаться в ваше изначальное место, поскольку никаких рассеивающих сил на нее влиять не будет. От вас останется лишь энергия и импульс.
