Co będzie, jeśli nigdy nie znajdziemy ciemnej materii?

Większość materii naszego wszechświata jest niewidoczna, ale możemy mierzyć jej grawitacyjny wpływ na orbity gwiazd i galaktyk. Widzimy, jak „ciemna materia” zakrzywia światło, i potrafimy wykryć jej efekty na promieniowanie wyemitowane przez pierwotną plazmę z epoki Wielkiego Wybuchu. Zmierzyliśmy te sygnały z niezwykłą precyzją. Mamy wszelkie powody, by wierzyć, że ciemna materia jest wszędzie. Wciąż jednak nie wiemy, czym jest.

Eksperymenty mające na celu wykrycie ciemnej materii są prowadzone od dziesięcioleci, na razie jednak bez powodzenia. Być może pierwszy sukces jest już blisko. Długie oczekiwanie skłoniło jednak niektórych poszukiwaczy ciemnej materii do przemyśleń, czy nie szukamy jej w niewłaściwym miejscu lub w nieodpowiedni sposób. Wiele eksperymentów skupiło się na stosunkowo małej liczbie możliwych koncepcji, czym jest ciemna materia – konkretnie na takich, które mogłyby jednocześnie rozwiązać inne problemy fizyki. Nie ma jednak gwarancji, że te inne zagadki i problem ciemnej materii są ze sobą powiązane. Coraz częściej fizycy przyznają, że być może będziemy musieli przebadać szerszy zakres możliwych wyjaśnień. Ogrom problemu jest zarówno onieśmielający, jak i ekscytujący.

Jednocześnie zaczynamy zmagać się z bolesną myślą, że być może nigdy nie poznamy natury ciemnej materii. W początkowym okresie polowania na ciemną materię myśl taka wydawała się absurdalna. Mieliśmy wiele dobrych hipotez i mnóstwo opcji ich eksperymentalnego testowania. Jednakże większość łatwych dróg została już wyczerpana, a ciemna materia okazała się bardziej tajemnicza, niż kiedykolwiek sobie wyobrażaliśmy. Jest całkiem możliwe, że ciemna materia zachowuje się w sposób, którego obecne eksperymenty nie wykrywają – a nawet, że całkowicie ignoruje zwykłą materię. Jeśli nie oddziałuje ona ze zwykłymi atomami za pomocą żadnego mechanizmu poza grawitacją, jej wykrycie w laboratorium będzie prawie niemożliwe. W takim przypadku nadal możemy mieć nadzieję na poznanie ciemnej materii poprzez tworzenie jej map we Wszechświecie. Istnieje jednak możliwość, że ciemna materia okaże się tak nieuchwytna, iż nigdy nie zrozumiemy jej prawdziwej natury.

Pewnego ciepłego wieczoru w sierpniu 2022 roku wraz z kilkoma innymi fizykami zasiedliśmy przy stole na University of Washington. Zebraliśmy się tam, aby omówić zakończenie „Procesu Snowmass” – rocznego studium, które amerykańska społeczność fizyków cząstek elementarnych przeprowadza co około 10 lat, aby uzgodnić priorytety przyszłych badań. Nasze zadanie polegało na podsumowaniu postępów i potencjału poszukiwań ciemnej materii. Przedstawienie wszystkich możliwości wyjaśnienia ciemnej materii i pomysłów na ich przetestowanie nie było łatwe.

Znajdujemy się w szczególnym momencie poszukiwań. Od lat 90. badacze intensywnie szukają cząstek, które mogłyby stanowić ciemną materię. Do tej pory wyeliminowano wiele najprostszych i najłatwiejszych możliwości. Niemniej jednak większość fizyków jest przekonana, że ciemna materia istnieje i stanowi pewną odrębną formę materii.

Wszechświat bez ciemnej materii wymagałby gruntownej przebudowy obowiązującego obecnie opisu grawitacji, wywodzącego się z ogólnej teorii względności Einsteina. Stworzenie nowej teorii, która pozwoliłaby zrezygnować z istnienia ciemnej materii – albo poprzez modyfikację równań ogólnej teorii względności, przy jednoczesnym zachowaniu podstawowych założeń, albo poprzez wprowadzenie nowego paradygmatu całkowicie zastępującego ogólną teorię względności – wydaje się wyjątkowo trudne.

Zmiany musiałyby odzwierciedlać wpływ ciemnej materii w obiektach astronomicznych, począwszy od gigantycznych gromad galaktyk, po najmniejsze galaktyki satelitarne Drogi Mlecznej. Innymi słowy, musiałyby działać w ogromnych skalach odległości i czasu i być zgodne z wieloma precyzyjnymi pomiarami związanymi z działaniem grawitacji. Modyfikacje musiałyby również wyjaśniać, dlaczego, jeśli ciemna materia jest tylko sztucznym wytworem wynikającym z nieznajomości poprawnego opisu grawitacji – która występuje zawsze w obecności materii – nie wszystkie galaktyki i gromady wydają się zawierać ciemną materię. Co więcej, nawet najbardziej wyrafinowane próby sformułowania spójnych teorii zmodyfikowanej grawitacji i tak kończą się wprowadzeniem jakiegoś rodzaju ciemnej materii, aby dało się wyjaśnić zmarszczki, które obserwujemy w kosmicznym mikrofalowym tle pozostałym po Wielkim Wybuchu.

Natomiast założenie, że istnieje nowy rodzaj materii, który po prostu nie oddziałuje z promieniowaniem, jest pomysłem dość naturalnym. W rzeczywistości mamy już przykład takiej ciemnej materii – są to neutrina, które prawie nie mają masy, są wszechobecne, ale rzadko wchodzą w interakcje z inną materią. Jednakże wiemy już, że neutrina nie mogą stanowić większości ciemnej materii we Wszechświecie, ale co najwyżej około 1%.

A co z pozostałymi 99%? Czy ciemna materia to wierzchołek góry lodowej, pierwszy zwiastun istnienia nowych cząstek, które nie wchodzą w skład Modelu Standardowego fizyki cząstek elementarnych? Czy ciemna materia może oddziaływać za pomocą nowych sił, których nie odczuwają znane cząstki (tak samo jak ciemna materia wydaje się nie odczuwać sił elektromagnetycznych), lub czy może być powiązana z nowymi fundamentalnymi zasadami natury? Czy ciemna materia może stanowić odpowiedź na nierozwiązane problemy czające się w obrębie dobrze udokumentowanej fizyki Modelu Standardowego albo jest w stanie ujawnić najwcześniejsze momenty historii Wszechświata? Na razie odpowiedzi na wszystkie te pytania to tylko „być może” – niemniej potencjalna moc takiego odkrycia pobudza nas do dalszego działania.

Dwa najpopularniejsze pomysły na wyjaśnienie istoty ciemnej materii to słabo oddziałujące cząstki masywne (WIMP-y) i aksjony chromodynamiki kwantowej (quantum chromodynamics; QCD). Koncepcje te ukształtowały sposób, w jaki teoretycy myślą o ciemnej materii i zainspirowały wielu eksperymentatorów do ich przetestowania.

WIMP-y to hipotetyczne stabilne cząstki o masach porównywalnych z masami cząstek z Modelu Standardowego. Masa protonu wynosi nieco poniżej 1 GeV/c², a większość poszukiwań WIMP-ów koncentruje się na zakresie mas od 10 do 1000 GeV/c². (Dla fizyków cząstek elementarnych wygodnie jest mierzyć masy w jednostkach energii, korzystając ze wzoru Einsteina E=mc²). Klasyczna wersja WIMP-u to nowa cząstka, która oddziałuje bezpośrednio z bozonami W i Z, o których wiadomo, że przenoszą słabe oddziaływanie jądrowe (stąd „W” w WIMP). Takie cząstki pojawiają się naturalnie w modelach supersymetrii, w których każda znana cząstka ma również cięższy odpowiednik zwany superpartnerem. Półtorej dekady temu specjaliści z naszej dziedziny mieli nadzieję, że Wielki Zderzacz Hadronów w pobliżu Genewy wykryje superpartnerów, ale zabrakło im szczęścia. Jeśli supersymetria istnieje, superpartnerzy muszą być ciężsi, niż początkowo oczekiwano. Co więcej, choć wiele wersji supersymetrii przewiduje istnienie ciemnej materii typu WIMP, twierdzenie odwrotne nie jest prawdziwe; WIMP-y są realnymi kandydatami na ciemną materię nawet we Wszechświecie bez supersymetrii.

Jednym z powodów, dla których wielu fizyków uwielbia ideę WIMP-ów, jest fakt, że cząstki te w naturalny sposób mogłyby wygenerować taką ilość ciemnej materii we Wszechświecie, jaką faktycznie obserwujemy. Według tej koncepcji, gdy kosmos był znacznie mniejszy, gęstszy i gorętszy niż obecnie, nawet słabe oddziaływanie wystarczało, żeby podczas zderzeń znanych cząstek powstawały WIMP-y. Zachodziły również reakcje odwrotne: gdy WIMP-y zderzały się ze sobą, powstawały zwykłe cząstki. Gdyby podczas Wielkiego Wybuchu WIMP-y nie powstały, wytworzyłyby je znane cząstki. Zderzenia WIMP-ów przekształcające ich energię w znane cząstki zniszczyłyby większość WIMP-ów, pozostawiając jedynie szczątkową ich ilość. WIMP-y o masie zbliżonej do masy bozonu Higgsa wytworzyłyby odpowiednią ilość ciemnej materii. Mechanizm ten jest prosty i atrakcyjny.

WIMP-y przemawiają do wielu eksperymentatorów, ponieważ muszą znacząco oddziaływać ze znanymi cząstkami – w ten sposób uzyskuje się odpowiednią ilość ciemnej materii. Istnieją trzy klasyczne sposoby poszukiwania WIMP-ów: eksperymenty zderzeniowe, w których mamy nadzieję odtworzyć warunki panujące we wczesnym Wszechświecie poprzez zderzanie cząstek Modelu Standardowego w celu wytworzenia ciemnej materii; eksperymenty z detekcją bezpośrednią, które wykorzystują niezwykle czułe detektory do poszukiwania widzialnych cząstek „podskakujących” w chwili, gdy są uderzane przez cząstki ciemnej materii; oraz detekcja pośrednia, w której patrzymy w przestrzeń kosmiczną w poszukiwaniu znanych cząstek wytwarzanych podczas zderzania i anihilacji cząstek ciemnej materii. W szczególności trzecie podejście jest testem dokładnie tych samych procesów niszczących, które mogłyby ustalić obfitość WIMP-ów we Wszechświecie. Dlatego też, jeśli reakcje te zachowują się dziś w taki sam sposób, jak we wczesnym Wszechświecie, uzyskujemy definitywne przewidywania, jaka jest częstość ich występowania. W przypadku dwóch pierwszych podejść prognozy nie są tak jednoznaczne. W poszukiwaniach za pomocą zderzaczy nasza zdolność do wykrywania WIMP-ów zależy od tego, jaka jest ich masa: masywniejsze WIMP-y mogą wymagać większej energii do wytworzenia niż ta, jaką jest w stanie zaoferować zderzacz. W przypadku detekcji bezpośredniej nie wiemy, jak często WIMP-y będą zderzać się ze zwykłymi cząstkami.

W trakcie obserwacji astrofizycznych – detekcji pośredniej – zarejestrowano kilka sygnałów, które mogą wskazywać na anihilację ciemnej materii, jednakże istnieją również bardziej prozaiczne ich wyjaśnienia. Dla przykładu, Galactic Center GeV Excess (Gigaelektronowoltowa Nadwyżka w Centrum Galaktyki) to poświata promieniowania gamma pochodząca z serca Drogi Mlecznej; jej częstotliwość i energia są takie, jakich oczekiwalibyśmy w przypadku anihilacji WIMP-ów. Została odkryta w 2009 roku, dlaczego więc nie ogłoszono jeszcze zwycięstwa? Niestety, wiemy że niektóre rotujące gwiazdy neutronowe mogą emitować promienie gamma o podobnych energiach i jest całkiem możliwe, że owa nadwyżka to pierwsza oznaka istnienia nowej populacji takich obiektów. Mamy nadzieję, że w nadchodzących latach kwestia ta zostanie rozwiązana: znalezienie odpowiednika sygnału w eksperymencie bezpośredniej detekcji lub w zderzaczu potwierdziłoby interpretację ciemnej materii, podczas gdy odkrycie promieniowania z gwiazd neutronowych na innych długościach fal by ją wykluczyło.

W ciągu następnej dekady projektowane duże teleskopy promieniowania gamma, takie jak Cherenkov Telescope Array budowany w Chile i Hiszpanii oraz Southern Wide-field Gamma-ray Observatory planowane gdzieś w Ameryce Południowej, mogłyby przetestować hipotezę, że ciemną materię tworzą WIMP-y, aż do największych mas, dla których jest ona realna. Nawet jednak jeśli nie zaobserwujemy anihilacji ciemnej materii, istnieją wytłumaczenia, które mogą uratować teorię WIMP-ów. W niektórych modelach proces anihilacji, który wytworzył WIMP-y w młodym Wszechświecie, w późniejszym czasie ulega wyłączeniu. W takich przypadkach WIMP-y powinny jednak nadal pojawiać się w eksperymentach zderzeniowych i doświadczeniach bezpośredniej detekcji.

Ostatnio nastąpiła niesamowita poprawa czułości w rejestrowaniu rzadkich zdarzeń w eksperymentach z detekcją bezpośrednią. W ciągu 10 lat instrumenty następnej generacji mogą stać się tak czułe, że zaczną wykrywać neutrina ze Słońca przelatujące przez detektor. Dopóki nie osiągniemy tego poziomu, żaden inny proces nie będzie udawać ciemnej materii; nie ma też żadnych stojących na przeszkodzie niemożliwych do pokonania wyzwań technicznych. Nadal istnieje wiele prostych modeli WIMP-ów, które mogłyby objawić się w tym zakresie.

Aksjon QCD jest zupełnie innym typem kandydata na ciemną materię i do niedawna nie mieliśmy podobnej możliwości jego testowania. Tak jak w przypadku WIMP-a, byłaby to nowa cząstka fundamentalna, choć znacznie mniejsza: aksjony miałyby być znacznie lżejsze niż jakiekolwiek znane cząstki, nawet neutrina. Jeśli cząstki te istnieją – niezależnie od tego, czy stanowią całą ciemną materię, czy też nie – mogłyby być rozwiązaniem istniejących od dawna problemów w naszym opisie oddziaływania silnego, dzięki któremu jądra atomowe się nie rozpadają. Co więcej, modele aksjonów dostarczają konkretnych przewidywań: znając masę aksjonu, można oszacować, jak silnie oddziałuje on ze znanymi cząstkami. Niestety, oddziaływania te zależą od masy aksjonu i mogą być niezwykle słabe w przypadku najlżejszych aksjonów.

Mimo to interakcje aksjonów mogą mieć spektakularne skutki, ponieważ, jeśli miałyby one stanowić ciemną materię, musiałyby być tak liczne, że objawiałyby się jako fala, a nie jako pojedyncze cząstki. Zgodnie z mechaniką kwantową, każda cząstka elementarna jest również falą o długości odwrotnie proporcjonalnej do jej masy. W skalach mniejszych niż długość fali klasyczny opis cząstki przestaje obowiązywać. Aksjony są tak lekkie, że możemy spodziewać się efektów kwantowych na odległościach porównywalnych z typowym rozmiarem eksperymentu na Ziemi.

Ze względu na fakt, że oddziaływanie aksjonów QCD ze zwykłą materią jest tak słabe, do tej pory przeprowadzono niewiele doświadczeń, które mogłyby je wykryć, i to tylko w niewielkim fragmencie możliwego zakresu ich mas. Nowe strategie detekcji i rozwój techniki czujników kwantowych stworzyły jednak perspektywy poszukiwania aksjonów QCD w zakresie mas liczącym wiele rzędów wielkości. Najnowsza wersja trwającego od dawna eksperymentu o nazwie ADMX-G2 jest superczuła, a twórcy przyszłych projektów, takich jak DMRadio, obiecują znacznie rozszerzyć zakres poszukiwań.

W ciągu następnej dekady, dzięki ogromnemu rozwojowi technik eksperymentalnych, po raz pierwszy przeprowadzone zostaną testy zarówno WIMP-ów, jak i aksjonów QCD dla większej części ich naturalnego zakresu mas. Położono podstawy teoretyczne i przygotowano plany doświadczeń. Moglibyśmy na tym poprzestać – przecież istnieje duża szansa, że taka strategia dostarczy nam rozwiązanie.

Ale... nawet jeśli WIMP-y i aksjony to piękne idee, nie ma gwarancji, że Wszechświat podąża za naszymi preferencjami estetycznymi. A jeśli zapytać: „czym może być ciemna materia?”, liczba odpowiedzi będzie niemal nieograniczona.

Istnieje cały wachlarz rozmaitych koncepcji, które mogą wyjaśnić pełne zachowanie ciemnej materii we Wszechświecie, a każda z nich przywołuje inne cząstki i oddziaływania. Teoretycy dokładnie sprawdzili, które pomysły mają szansę się sprawdzić, a które są niezgodne z obserwacjami. Wiele realistycznych hipotez zaskakująco różni się od modeli z WIMP-ami czy aksjonami. Dla przykładu, w niektórych z nich zakłada się istnienie masywnych obiektów składających się z wielu mniejszych elementów – analogicznych do atomów ciemnej materii złożonych z różnych ciemnych cząstek.

Istnieje ograniczenie na to, jak małe mogą być cząstki ciemnej materii. Gdyby były one znacznie lżejsze od aksjonów – mając masę około 25 rzędów wielkości mniejszą od masy elektronu – ich długość fali mogłaby być zbliżona do rozmiarów gromad gwiazd lub małych galaktyk. Gdyby tak było, rozkład ciemnej materii i jej wpływ grawitacyjny wyglądałyby zupełnie inaczej.

A co z drugim końcem spektrum mas? Najmniejsze skupiska ciemnej materii, jakie możemy bezpośrednio zaobserwować, mają masę dziesiątki milionów razy większą od masy Słońca. Pojedyncze cząstki ciemnej materii powinny być mniejsze, ale jak bardzo? Gdyby ciemna materia składała się z gęstych, ciemnych obiektów – często nazywanych MACHO (MAssive Compact Halo Objects, czyli masywne zwarte obiekty w halo) jako żartobliwe przeciwieństwo WIMP-ów – które krążyłyby w Galaktyce, wówczas ich grawitacja mogłaby odchylać promieniowanie i zaburzać orbity gwiazd. MACHO mogłyby przybrać formę maleńkich czarnych dziur, zrodzonych w pierwszych chwilach po Wielkim Wybuchu. Takie czarne dziury nie powstałyby z gwiazd – ponieważ ciemna materia uformowała się wcześniej niż gwiazdy – i mogłyby być znacznie lżejsze od Słońca. Gdyby te czarne dziury stanowiły całą ciemną materię, musiałyby mieć masy zbliżone do masy planetoid w naszym Układzie Słonecznym, to znaczy od około 100 mld do 100 000 bln ton, czyli jednej tysięcznej masy Księżyca. W ten sposób byłyby o 75 rzędów wielkości cięższe od najmniejszych możliwych cząstek ciemnej materii. (Dla porównania, stosunek promienia obserwowalnego Wszechświata do promienia protonu wynosi tylko około 41 rzędów wielkości). To całkiem spory obszar do zbadania.

W rozległym obszarze pomiędzy tymi skrajnościami mamy mnóstwo opcji. Proces, który mógł wytworzyć WIMP-y we wczesnym Wszechświecie, działałby również w przypadku wielu innych cząstek. Gdyby cząstki ciemnej materii były lżejsze od protonu i narodziły się dzięki temu mechanizmowi, mogłyby być tylko jedną z wielu nowych cząstek wypełniających „ciemny sektor” fizyki. Generalnie byłyby one niestabilne, więc w przestrzeni kosmicznej znajdowałoby się ich bardzo niewiele. Mogłyby jednak pojawić się w akceleratorach cząstek, zwłaszcza jeśli miałyby stosunkowo małą masę. Lekka ciemna materia i ciemne sektory mogłyby również powstać w sposób inny niż za pomocą mechanizmu WIMP-ów i stworzyć odpowiednią ilość ciemnej materii – istnieją niezliczone sposoby na wygenerowanie jej obserwowanej obfitości.

Jeśli ciemny sektor istnieje, potrzebujemy nowych metod eksperymentalnych do jego poszukiwań. Dla przykładu, klasyczne detektory WIMP-ów nie są wystarczająco czułe w przypadku, gdy cząstki ciemnej materii są znacznie lżejsze od jąder atomowych, ponieważ takie czujniki starają się wytropić silne „kopnięcia” jąder przez napływającą ciemną materię. W nowej technice będzie się poszukiwać oznak kopnięć elektronów (które są 2000 razy lżejsze od protonów) lub wykorzystywać jeszcze bardziej innowacyjne strategie do wykrywania niewielkich transferów energii z ciemnej materii do cząstek Modelu Standardowego. Mogą w tym pomóc niedawno wprowadzone ultraczułe czujniki kwantowe.

Zamiast koncentrować nasze wysiłki na kilku ogromnych projektach, lepszym sposobem na przeszukanie tak szerokiego zakresu różnych opcji jest przygotowanie wielu małych eksperymentów, z których każdy będzie wrażliwy na inne rodzaje ciemnej materii. Możemy również wykorzystać takie skromne doświadczenia do opracowania nowych technik i wypróbowania nowatorskich pomysłów; jeśli jedna z tych strategii okaże się skuteczna lub wykryje coś, co może być wstępną wskazówką dotyczącą ciemnej materii, będziemy mogli zwiększyć jej skalę.

Eksperymenty detekcji pośredniej w przestrzeni kosmicznej obejmują już duży zakres skal energii. Gdyby ciemna materia powoli rozpadała się na zwykłe cząstki, a jej typowy czas życia wynosił miliard razy więcej niż obecny wiek Wszechświata, to dla wielu możliwych mas jej składników już byśmy o tym wiedzieli. Dla przykładu, jeśli czarne dziury tworzą całą ciemną materię, to nie mogą być lżejsze niż około 100 mld ton (lżejsze czarne dziury rozpadają się szybciej).

A nawet jeśli nie wykryjemy żadnego sygnału, to, obserwując wpływ jej grawitacji, będziemy mogli dowiedzieć się więcej o ciemnej materii poprzez tworzenie jej map. Obecne i przyszłe instrumenty będą mierzyć rozmieszczenie gwiazd i odległych galaktyk z fantastyczną dokładnością. Rozwój precyzyjnej kosmologii i sztucznej inteligencji stymuluje techniki, które pomogą nam wydobyć z tych danych jak najwięcej informacji. Takie obserwacje mogą dostarczyć nowych wskazówek na temat fundamentalnej natury ciemnej materii, które uzupełnią wiedzę uzyskiwaną w laboratorium.

Po wielu dyskusjach w ramach Projektu Snowmass społeczność fizyków zdecydowała się przyjąć strategię zrównoważoną. Planujemy szczegółowo przeanalizować nasze ulubione teorie ciemnej materii, jednocześnie prowadząc szeroko zakrojone poszukiwania (na płytszym poziomie), aby zbadać jak najwięcej możliwości.

Jeśli będziemy mieć szczęście, jeden z tych eksperymentów doprowadzi do jednoznacznego wykrycia. W takim przypadku dojdzie do zmiany paradygmatu. Zróżnicowane dotychczas poszukiwania skupią się na tym sygnale, a my zaplanujemy przyszłe doświadczenia, by lepiej go zbadać. Odkrycie to skłoniłoby również teoretyków do zastanowienia się nad powiązaniem ciemnej materii z resztą menażerii cząstek elementarnych.

Ale co będzie, jeśli żaden z tych eksperymentów nie zarejestruje sygnału? Być może podczas następnego Procesu Snowmass, który odbędzie się za około 10 lat, fizycy będą musieli wykorzystać negatywne wyniki do wytyczenia kierunku przyszłych poszukiwań. Nie da się ukryć, że takie wyniki byłyby rozczarowujące, ale i tak stanowiłyby ważne osiągnięcie. Nauka posuwa się do przodu krok po kroku, a wyniki, które uczą nas, gdzie nie należy prowadzić już badań, są tak samo ważne, jak te, które potwierdzają, że dana koncepcja jest poprawna. Gdybyśmy z całą pewnością mogli przewidzieć, czym okaże się ciemna materia, oznaczałoby to, że znamy już odpowiedź na to pytanie, przez co nasza praca stałaby się znacznie mniej ekscytująca. I choć nie potrafimy przewidzieć, kiedy i czy w ogóle znajdziemy ciemną materię, wiemy, że Wszechświat jest nią wypełniony. Tak czy inaczej, jesteśmy optymistami i uważamy, że kolejne lata poszukiwań doprowadzą nas do głębszego zrozumienia, czym ona jest.

***

Tracy R. Slatyer jest fizyczką teoretyczną badającą astrocząstki w Massachusetts Institute of Technology. Zajmuje się naturą ciemnej materii.

Tim M. P. Tait jest fizykiem teoretycznym na University of California w Irvine. Jego badania koncentrują się na fizyce cząstek elementarnych, kosmologii i poszukiwaniu ciemnej materii.