У безмежному та загадковому космосі існують частинки, настільки невловимі, що здаються справжніми привидами. Однією з таких є гравітіно – теоретичний кандидат, що займає чільне місце в сучасній фізиці елементарних частинок та космології. Його існування залишається непідтвердженим, але потенційна роль може бути ключовою для розуміння як темної матерії, так і походження Всесвіту.
Гравітіно є суперсиметричним партнером гравітона, гіпотетичної частинки, яка б посередництвом сили гравітації в квантовій механіці. Згідно з теорією суперсиметрії (SUSY), кожна відома частинка мала б свого суперсиметричного «партнера». У цій системі партнером гравітона було б гравітіно – частинка зі спіном 3/2, надзвичайно складна для виявлення через майже нульову взаємодію зі звичайною матерією.
Однією з найбільших загадок сучасної науки є темна матерія – невидима субстанція, що становить близько 27% Всесвіту. Вчені розглядають гравітіно як ідеального кандидата для її пояснення, оскільки воно відповідало б очікуваним властивостям частинки темної матерії. Ці властивості включають слабку взаємодію з матерією та випромінюванням, а також достатню масу для впливу на формування космічних структур. Дослідження показують, що темна матерія відіграє вирішальну роль у формуванні великомасштабної структури Всесвіту, впливаючи на рух галактик та їх скупчень. Без її гравітаційного впливу галактики, якими ми їх знаємо, не могли б існувати.
Якби гравітіно існувало, воно могло б стати тим відсутнім зв'язком між фізикою елементарних частинок та космологією. Його вивчення також могло б запропонувати підказки до квантової теорії гравітації – однієї з найвищих цілей теоретичної фізики. Тоді як загальна теорія відносності описує гравітацію у великих масштабах, а квантова механіка керує мікроскопічним світом, єдиної теорії досі бракує. Гравітіно могло б стати ключем до об'єднання цих двох бачень. Дослідження припускають, що маса гравітіно може знаходитися в діапазоні від кількох ГеВ до ТеВ, що робить його потенційним об'єктом для виявлення в експериментах з пошуку темної матерії. Однак деякі теорії розглядають супермасивні заряджені гравітіно з масою, близькою до планківської.
Сучасні дослідження в галузі космології, зокрема аналіз реліктового випромінювання, надають все більше доказів на користь існування темної матерії, що посилює інтерес до таких кандидатів, як гравітіно. Пошук гравітіно є надзвичайно складним завданням. Через його слабку взаємодію навіть найпотужніші прискорювачі частинок, як-от Великий адронний колайдер (ВАК), не змогли його виявити. Однак фізики сподіваються, що майбутні покоління детекторів темної матерії або експерименти з точністю космології можуть надати непрямі докази його існування.
Наприклад, розробляються нові супутники, такі як Jovian-1, і надчутливі детектори, здатні вловлювати рідкісні події взаємодії гіпотетичних частинок темної матерії, включаючи гравітіно. Дослідження також припускають, що супермасивні заряджені гравітіно можуть бути виявлені за допомогою підземних нейтринних детекторів, таких як JUNO. Ці зусилля спрямовані на розробку більш чутливих інструментів, здатних вловити навіть найслабші сигнали, що походять від взаємодії темної матерії з екзотичними частинками. Отже, гравітіно представляє собою передову галузь теоретичної та експериментальної фізики. Його відкриття не тільки розв'язало б загадку темної матерії, але й могло б об'єднати фундаментальні сили Всесвіту, запропонувавши глибше розуміння природи реальності.