Глыба тёмной материи дрейфует в пустоте — невидимая, почти неосязаемая. Из чего она состоит, никто не знает, но новая работа предлагает взглянуть на неё как на каплю квантовой жидкости. Два сорта частиц-фермионов — условно «тяжёлые» (ψ) и «лёгкие» (χ) — обмениваются сигналами через третью частицу-посредника (φ), словно поплавки, связанные одной леской.
Внутри такого сгустка квантовая механика рисует неожиданную картину. Обычно в больших скоплениях квантовыми эффектами пренебрегают, но здесь именно они задают форму. Тяжёлые частицы создают распирающую стену из квантового давления — как натянутая резиновая плёнка, которая не даёт сгустку схлопнуться. Лёгкие частицы, наоборот, стягивают его внутрь, словно поверхностное натяжение воды. А давление вырожденного газа (когда частицам тесно, и они сопротивляются сжатию) удерживает всю конструкцию от развала.
Из этой механики вырастает жёсткое правило: зная общую массу сгустка и массу самой частицы, можно вычислить его радиус. Для частиц с массой порядка 10⁻¹⁴–10⁻⁶ эВ (в миллиарды раз легче электрона) получаются объекты от нескольких километров до тысячи солнечных радиусов — настоящие звёзды-призраки размером с орбиту Юпитера. При столкновении таких глыб рождаются гравитационные волны, которые способны уловить будущие детекторы вроде телескопа Эйнштейна или космической антенны LISA. А ещё их может выдать микролинзирование — когда гравитация невидимого объекта искажает свет далёкой звезды, как кривое стекло.
Так тёмная материя перестаёт быть просто «чем-то, что держит галактики», и обретает собственную внутреннюю жизнь — с поверхностями, натяжениями и даже рябью на ткани пространства-времени.
Если тёмный сгусток массой с Солнце состоит из сверхлёгких частиц, его радиус может достигать 150 миллионов километров — это расстояние от Земли до Солнца.
В романе «Тёмный лес» Лю Цысиня невидимые сгустки материи используются как оружие — возможно, они устроены именно так.