Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Исследования природы и происхождения скрытой массы, иначе называемой Темной Материей (ТМ), во Вселенной неизбежно выводят нас за пределы Стандартной Модели (СМ) и являются одним из важнейших направлений космомикрофизики, изучающей фундаментальную взаимосвязь космологии и физики микромира в комплексном сочетании физических, астрофизических и космологических проявлений. Кандидаты в ТМ должны быть стабильными, что отражает новые законы сохранения, соответствующие расширению фундаментальной симметрии микромира. Характеристики новых объектов теории должны согласовываться с прецизионными электрослабыми измерениями и удовлетворять астрофизическим и космохимическим ограничениям. Поиски эффектов новой физики, определяющей природу ТМ, сочетают прямые и косвенные методы – в реакциях на коллайдерах, рассеянии на ядрах в подземных детекторах, по спектрам космических фотонов и лептонов, в структуре и эволюции Вселенной в целом. В рамках настоящего проекта проводится как детальный анализ математической структуры возможных расширений СМ, физических характеристик и феноменологии новых объектов теории, так и изучение процессов с участием частиц ТМ в таких моделях. Целью таких исследований является выделение классов предпочтительных типов расширений СМ, содержащих частицы – кандидаты в ТМ, нахождение характеристик этих частиц, верификация моделей по широкому кругу астрофизических явлений и экспериментов на наземных установках. Исследования проекта предполагали широкое обсуждение проблем космомикрофизики ТМ и привлечение экспертов в различных смежных областях, проводившиеся на базе Виртуального Института Космомикрофизики (VIA, http://viavca.in2p3.fr/site.html). Перспективным вариантом расширения СМ является вектороподобная модель с гипер-кварками – тяжелыми дополнительными фермионами. Наличие в ней двух стабильных объектов – нейтрального гипер-пиона и ди-гиперкварка (гипер-бариона) В0, дает возможность сформулировать сценарий двухкомпонентной ТМ. Прямые вычисления показывают, что разность масс между заряженными и нейтральным гиперпионами мала, а вычисленная разность масс между компонентами ТМ зависит от масштаба ренормировки, что диктуется различным происхождением частиц. Мы вычислили сечение упругого рассеяния друг на друге компонент ТМ (В-барионов), а также на древесном уровне получили и исследовали при различных значениях параметров модели аналитические выражения для сечений аннигиляции частиц ТМ во всех каналах. Эти результаты позволили решить систему из пяти связанных кинетических уравнений Больцмана для изучения эволюции плотности ТМ и оценить массы носителей ТМ, а также массу σ-мезона – скалярного партнера хиггсовского бозона. Смешивание этих частиц, как показано нами, должно быть мало для согласования результатов с данными СМ. Найденные значения масс используются далее для анализа рассеяния космических электронов с энергиями в интервале 100 – 1000 ГэВ на гиперпионах, носителях ТМ. В частности, вычислены дифференциальный энергетический спектр и угловые распределения вторичных нейтрино. По известному потоку электронов в окрестности Земли, а также с учетом усиления потока в окрестности активного центра Галактики, найден энергетический спектр и поток нейтрино, оценено число возможных событий с нейтрино в указанной области энергий в нейтринной обсерватории IceCube. Для анализа прямого взаимодействия частиц ТМ с материей иами вычислено сечение рассеяния гипер-В-барионов на нуклонах, установлены ограничения на параметры взаимодействия в согласии с экспериментальными данными LUX, XENON-1. В настоящее время весьма перспективны непрямые методы поиска сигналов ТМ, например, по данным фотонных и нейтринных спектров, регистрируемых космическими телескопами или наземными нейтринными обсерваториями. Мы рассчитали сечение образования фотонов вторичными заряженными частицами, рождающимися при аннигиляции ТМ (internal и virtual internal bremsstrahlung, VIB). Энергетический спектр фотонов определяется двухкомпонентностью ТМ в гиперцветовой модели, в некоторой области значений параметров модели мы обнаружили проявление специфической структуры, индуцированной различными компонентами ТМ, в том числе и подпроцессами VIB. Нами рассмотрены сценарии расширения СМ с (мета)стабильным синглетным кварком и с включением новых тяжелых фермионов, обладающих зеркальной симметрией SU(2) - взаимодействий по отношению к стандартным, изучена возможность формирования новых тяжелых адронов с двухкварковой структурой вида (Qq), где Q – новый тяжелый кварк, а q – стандартный. Расчет параметров Пескина-Такеучи показал, что оба сценария расширения СМ удовлетворяют экспериментальным ограничениям на вклад новой физики в прецизионные данные. Систематизация новых адронов проведена с учетом космохимических ограничений, разработана модель эффективного взаимодействия новых адронов с нуклонами и друг с другом для описания низкоэнергетических процессов с участием тяжелых адронов (холодная ТМ). Расчеты показали, что потенциал взаимодействия этих адронов с нуклонами является отталкивающим на больших расстояниях, что препятствует образованию связанных состояний нуклонов и тяжелых адронов в низкоэнергетической фазе. Таким образом, нейтральную стабильную компоненту смешанных двухкварковых состояний можно интерпретировать как носителя скрытой массы. Оценена разность масс нейтральной и заряженной компонент этих состояний, из которой следует возможность существования почти вырожденных по массе тяжелых частиц, вычислено время жизни заряженной компоненты, которая оказывается метастабильной. Это согласуется с косвенными данными наблюдений о наличии долгоживущей заряженной компоненты во вторичных космических лучах. Расчет сечения аннигиляции нейтральных тяжелых компонент с образованием стандартных адронов и лептонов дал возможность оценить массу адронного носителя ТМ, она равна, примерно, 20 ТэВ. Проанализирован вклад эффекта Зоммерфельда в этом случае, который может привести к увеличению массы ТМ до О(100) ТэВ. Существенным продвижением является обобщение вектороподобного расширения СМ с тремя ароматами тяжелых гиперкварков в псевдовещественном представлении дополнительной симплектической группы гиперцвета. Нами изучены закономерности формирования спектра связанных состояний, сделаны первичные выводы о физической целесообразности такого сценария, свободного от калибровочных аномалий при нулевом гиперзаряде дублетов гиперкварков. Глобальная симметрия новой (гиперсильной) динамики нарушается массами гиперкварков и, при некоторых значениях их квантовых чисел, юкавовскими взаимодействиями гиперкварков с хиггсовским бозоном (модель содержит обычный хиггсовский дублет СМ), изучен спектр гиперадронов, содержащий 14 псевдоголдстоуновских состояний. Дополнительные U(1) симметрии модели приводят, как показано, к стабильности некоторых псевдоголдстоунов; построена линейная сигма-модель взаимодействий псевдоголдстоунов, гиперсигма-мезона и их киральных партнеров с конституентными гиперкварками и промежуточными бозонами, рассчитаны вклады новых частиц в параметры Пескина — Такеучи. Показано, что модель согласуется с прецизионными электрослабыми данными для всех физически разумных значений масс новых частиц. Проведено численное тестирование гравитационного потенциала Галактики путем изучения динамики молодых OB-звезд, обнаруженных во внешних областях диска Галактики в ее гравитационном поле . Интегрирование орбит звезд выполнено с учетом гравитационных потенциалов балджа, диска, и гало из темной материи. Результаты расчета показывают, что большинство орбит звезд выборки находятся в области тонкого и толстого дисков Галактики. Из интегрирования орбит звезд в потенциале Галактики, включающем гравитацию гало из частиц ТМ, следует, что кинематические параметры звездных орбит несовместимы с соответствующими для Большого Магелланова Облака. Проведенное исследование позволяет сделать вывод о надежности определения параметров гравитационного поля Галактики, включая потенциал и распределение плотности, создаваемые ТМ. Этот анализ является базисом для выяснения влияния ТМ на распределение и характер движения звездных систем, что обеспечит надежность моделирования процессов ввзаимодействия высокоэнергетичных космических лучей с частицами ТМ в гало Галактики. Определены параметры модели супергравитации Старобинского, при которых расчетная концентрация частиц стабильных сверхмассивных гравитино объясняет наблюдаемую плотность ТМ. Указана возможность расширения этой модели, обеспечивающая релизацию механизмов образования первичных черных дыр, в том числе и скоплений первичных черных дыр звездных масс. Показано, что распады метастабильных +2 заряженных составляющих темных атомов могут обьяснить наблюдаемый избыток космических позитронов в экспериментах с учетом сопутствующего этим распадам гамма-излучения и данных измерения космического гамма фона в эксперименте Fermi-LAT только при массе этих частиц не превышающей 1 ТэВ. Для доминирующей компоненты темных атомов - О-гелия, связанного состояния стабильных частиц с зарядом -2 и первичного гелия, найдено, что избыток излучения в аннигиляционной линии позитрония, наблюдаемый в эксперименте INTEGRAL, можно объяснить возбуждением атомов О-гелия при столкновениях в центре Галактики с последующим излучением электрон-позитронных пар, только при массе этих дваждызаряженных частиц в узком интервале около 1.25 ТэВ. Показано, что результаты поиска таких стабильных частиц в экспериментах на коллайдерах БАК и ТЕVАТРОН не исключают допустимую массу дважды заряженных частиц из астрофизических данных о космических позитронов (малых и высоких энергий), а анализ независимых данных RUN2 БАК в экспериментах CMS и ATLAS может позволить провести полную экспериментальную проверку этих косвенных проявлений темных атомов. Показано, что экспериментальные ограничения на массу R-адронов исключают объяснение этих астрофизических данных в моделях составных дваждызаряженных частиц в форме кластеров тяжелых стабильных кварков, т.е.предложен и развит принципиально новый способ исследования частиц скрытой массы на ускорителях. Предложен приниципиально новый вид связанных многочастичных состояний стабильных дважды заряженных компонент темных атомов и тяжелых ядер - тяжелых О-нуклидов, в которых минимум энергии соответствует компенсации отрицательного заряда О-частиц положительным зарядом протонов ядра. Показано, что захват О-нуклидов нейтронными звездами неэффективен, но аккреция О-гелия на более ранних стадиях звездной эволюции расширяет диапазон астрофизической проверки модели составной скрытой массы.

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Исследование физических эффектов за пределами Стандартной Модели (СМ) с необходимостью опирается на идеологию и инструментарий космомикрофизики, позволяющей уделить особое внимание разработке новых подходов к решению проблемы "конспирации" физики вне рамок СМ. Противоречие между теоретически обоснованной современной стандартной инфляционной космологической моделью (СКМ) с бариосинтезом и скрытой массой (или темной материей, ТМ) и отсутствием в экспериментах сигналов новой физики является проблемой особой важности, на решение которой направлена программа работ по проекту. Развивая, в том числе, и результаты, полученные при выполнении проекта в 2018 году, в 2019 г. сформулированы новые направления и подходы комплексного анализа таких аспектов проблемы, как астрофизические проявления обобщенных моделей гравитации, реликтовые структуры неоднородностей (в том числе кластеры первичных черных дыр, ПЧД), космологические проявления аксионо-подобных моделей, возможность существования многозарядных составляющих в моделях составного бозона Хиггса и их связь с физикой темных атомов ТМ или адронные (адроно-подобные) модели частиц ТМ в рамках нестандартных космологических сценариев. Таким образом, можно также сформулировать проблему конспирации отклонений от СКМ: интерпретация данных прецизионной космологии в терминах параметров СКМ лишь усиливает ограничения на такие отклонения, тогда как последовательный анализ космологических проявлений моделей за пределами СМ, воспроизводя физические основания СКМ, неизбежно содержит модельно зависимые предсказания подобных отклонений. Для выполнения работ по проекту в 2019 г. исследовано влияние модифицированной гравитации f(R,T)= R + 2χT на структуру гипотетических заряженных странных кварковых звезд,. Предполагается, что этот тип звезд состоит из странного кваркового вещества (СКМ), распределение вещества в которых задается моделью MIT мешка, параметры которого найдены из сшивки внешней метрики Рейсснера-Нордстрема и внутреннего пространства-времени. Проверка энергетических условий, устойчивости полученного равновесия, адиабатического индекса и пр. подтвеждает реалистичность модели f(R,T), описывающей несингулярные заряженные странные звезды большой массы и предсказывающей существование новых видов астрофизических объектов: сверхмассивных компактных звездных объектов - белыхе карликов с массой выше предела Чандрасекара, массивных пульсаровы и магнетаров, необъяснимых в рамках ОТО. Использование уникального научно-учебного комплекса Виртуального института космомикрофизики (ВИК)(http://viavca.in2p3.fr/site.html) позволило дистанционно привлекать к решению задач проекта ученых разных стран мира, так, в исследованиях модели f(R,T) гравитации участвовали специалисты из Индии и Японии. Исследования супергравитации Старобинского показало, что при субпланковском масштабе суперсимметрии, возможно объединение всех четырех фундаментальных взаимодействий, причем этот вариант супергравитации может включать инфляционную модель и скрытую массу (сверхмассивные гравитино). Для верификации модели важны эффекты ПЧД, которые могут формировать кластеры, что приводит к ряду особенностей, доступных наблюдательной проверке. Доказано, что к образованию кластеров ПЧД приводит коллапс замкнутых доменных стенок, возникающих при расширении супергавитации, включающем аксионо-подобные модели. Возможен и другой сценарий, когда формирование ПЧД происходит в процессе образования структуры неоднородностей в пределах космологического горизонта в период ранней пылевой стадии. В зависимости от механизма образования ПЧД и его параметров, такой подход объясняет существования сверхмассивных ПЧД и догалактического происхождения ранних квазаров, слияния чёрных дыр в двойных системах, гравитационно-волновой сигнал которых, доступный регистрации LIGO / Virgo, мог бы обеспечить способы проверки модели кластеров массивных ПЧД в будущем, а также вклад в реионизацию Вселенной. Модель кластеризации ПЧД оказывается предпочтительной по сравнению с моделью их равномерного распределения, ослабляя или вообще устраняя ограничения на обилие ПЧД и делая их возможной основной формой ТМ. В модели «бредущего техницвета», содержащей стабильные технибарион и технилептон, предложена принципиально новая возможность экспериментальной проверки моделей составного бозона Хиггса в поисках на БАК стабильных многозарядных частиц.- составляющих темных атомов скрытой массы. При этом нарушение электрослабой симметрии и устранение расходимости в массе бозона Хиггса обеспечиваются конфайнментом составляющих, электрический заряд которых не фиксируется и ограничивается лишь условием сокращения аномалий; модель может также содержать частицы с экзотическими электрическими зарядами, сопутствуя составной структуре бозона Хиггса. Анализ сфалеронных переходов в ранней Вселенной показал, что избыток барионов связан с избытками стабильных техничастиц, знак же зарядовой асимметрии стабильных техничастиц не зависит от их электрического заряда. Сделан вывод о согласованности с ограничениями на концентрацию аномальных изотопов и дробнозаряженных стабильных частиц в случае избытка стабильных техничастиц с четным отрицательным зарядом. Проведен детальный анализ физики скрытой массы в форме многозарядных темных атомов, возникающих при соединении стабильных техничастиц с ядрами первичного гелия. Предлагаемая модель содержит малое число параметров новой физики (массы многозарядных стабильных частиц), указывая на более теплую модель образования структуры Вселенной; при этом удается снять противоречия в результатах прямых поисков частиц ТМ и объяснить избыток космических позитронов высокой и низкой энергии. Доказано, что могут существовать новые нейтральные ядерно-взаимодействующие объекты, в которых положительный заряд тяжелых ядер скомпенсирован отрицательным зарядом многозарядных лептоно-подобных тяжелых стабильных частиц: О- и Х-нуклидов, установлен механизм их формирования. Продолжая работу по проекту, в гиперцветовом расширении СМ с группой симметрии SU(4)/Sp(4) показано появление двухкомпонентной структуры ТМ, как наличие «горба» диффузный фотонный спектре аннигиляции частиц ТМ, порождаемого VIB-вкладами, обнаружена сильная зависимость сечения от массы сигма-мезона даже при очень малом его смешивании с бозоном Хиггса. Интересную перспективу предлагает рассеяние высокоэнергетических электронов из космических лучей на компонентах ТМ в модели с двумя нейтральными стабильными псевдо-Намбу-Голдстоуновскими частицами – гиперпионом и В-барионом. Вычислены сечения процесса в зависимости от угла вылета и энергии нейтрино, найдена зависимость полного сечения процесса от энергии налетающего электрона в области энергий 50 ГэВ-10 ТэВ при взаимодействии с гиперпионами и В-гипер-барионами. Величина сечения заметно возрастает с ростом массы В-бариона; в этом случае рождение вторичных нейтрино идет только при обмене скалярными частицами – бозоном Хиггса и его партнером, сигма-мезоном с массой вплоть 2 ТэВ. Для нейтринного детектора IceCube найдено число событий с нейтрино в этом канале, указано, что максимум числа событий приходится на интервал энергий электронов до 500 ГэВ. Обнаружена возможности рождения позитронов при взаимодействии нейтрино с частицами ТМ. Продолжено исследование сценария с тяжелой адронной ТМ, рассмотрены кирально-симметричное и содержащее синглетный кварк расширения СМ, показано, что модели различаются по вкладам в параметры Пескина-Такеучи – в первом варианте новые тяжелые кварки взаимодействуют с фотонами и Z бозонами только векторно, не взаимодействуя с W бозонамииз-за исчезающе малого вклада новых фермионов. Если во втором сценарии кварки почти вырождены, при достаточной точности измерения этих параметров можно выявить различия между ними. Показано, что при малом отношении масс нуклонов и частиц ТМ для рассеяния нуклонов на ТМ работает модель мезонного обмена, детально проанализированная в калибровочной SU(3)-схеме взаимодействия векторных мезонов и триплета новых тяжелых адронов. Установлено, что доминирующий вклад дает обмен векторными мезонами, это обеспечивает отталкивательный потенциал на больших расстояниях. В этой же модели для описания столкновений нерелятивистской ТМ с газовыми образованиями в Галактике получены аналитические выражения сечений рассеяния частиц ТМ на нуклонах. Анализ взаимодействия новых адронов со стандартными векторными бозонами на кварковом уровне позволил установить структуру эффективной вершины, вычислить ширину и время жизни заряженных новых адронов. Предсказывается существование тяжелого метастабильного заряженного адрона, порождающего при распаде низкоэнергетическую электрон-нейтринную пару, что является сигналом возможной адронной компоненты ТМ. В расширении СМ с тремя ароматами тяжелых вектороподобных гиперкварков, взаимодействующих по новой симплектической группе гиперцвета SU(6)/Sp(6), изучены эффекты смешивания гиперадронов с хиггсовским дублетом СМ, связанного с гиперкварками новыми юкавовскими вершинами. Проведен анализ эффектов нарушения CP-четности в этой модели. Найдены гипергеометрические представления для корреляторов двух нелокальных составных токов в случае двухпетлевой «кайт»-топологии с произвольными индексами пропагаторов и в произвольной размерности пространства-времени, что важно для анализа факторизации амплитуд жестких процессов в КХД-подобных секторах расширений СМ и в КХД. Разработан оригинальный комплекс программ, основанный на применении гибридной технологии OpenMP-CUDA, для моделирования динамики частиц ТМ и газа в галактиках, проведены самосогласованные расчеты поведения ТМ и горячего газа гало в сильно взаимодействующих/сталкивающихся галактиках. Показано, что гало сталкивающихся галактик обмениваются как столкновительной материей (около трети массы), так и бесстолкновительными частицами ТМ (около 1%). На начальной стадии взаимодействия формируется общая оболочка из горячего газа и ТМ, а в газе создаются ударные фронты со временем жизни не более 10 миллионов лет. На более поздних стадиях в сверхзвуковых течениях газа в гравитационных потенциалах гало, а также в бесстолкновительной ТМ, формируются конические фронты, что объясняет появление в горячем газе конических структур, наблюдающихся при взаимодействии эллиптических галактик. Результаты работ по проекту в течение 2019 года были опубликованы в ведущих международных журналах, докладывались на 8 Международных конференциях и рабочих Совещаниях. Важный анализ проблематики проекта в СМИ был дан в интервью руководителя проекта на Интернет портале all-andorra.com (https://all-andorra.com/ru/cosmo-micro-physics/). Руководитель проекта принял участие в организации XXII Bled Workshop “What comes beyond the Standard models?” (Блед, Словения) и специальных ВИК сессий (http://viavca.in2p3.fr/site.html), обеспечивавших широкое распространение результатов, полученных в рамках выполнения проекта. Руководитель и основные исполнители проекта приняли активное участие в организации XXIV International Workshop High Energy Physics and Quantum Field Theory (QFTHEP2019, Сочи, Россия), существенный вклад в программу которого составили представления результатов работ по проекту.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Новые научные результаты, полученные коллективом исполнителей гранта в 2020 г., являются продолжением и развитием исследований, проведенных ранее в рамках настоящего проекта. В частности, для решения проблемы "конспирации" физики Вне рамок Стандартной Модели (ВСМ) был развит подход многоканальных космологических проб новой физики, лежащей в основе современной стандартной космологической модели с инфляцией, бариосинтезом, темной материей и темной энергией. Особое внимание было уделено предсказаниям ВСМ моделей, связанным с механизмами появления в ранней Вселенной неравновесных частиц, многокомпонентной ТМ, а также различных форм сильных первичных неоднородностей. В связи с отсутствием данных наземных экспериментов по поиску эффектов новой физики, были изучены возможности проверки моделей SUSY с субпланковской энергетической шкалой, моделей супергравитации и в более общем подходе моделей модифицированной гравитации, а также несуперсимметричные решения указанных проблем СМ.. Влияние гравитации в теории f (R, T, Q) на структуру самогравитирующего статического сферического объекта рассмотрено с учетом влияния конфигураций анизотропной материи, . исследовано зависимость от параметров распределения вещества по статическим однородным релятивистским сферам. Исследован коэффициента сложности для статической анизотропной самогравитирующей сферически симметричной системы, и его обобщение для статических сферически симметричных самогравитирующих структур в расширенных моделях гравитации. Найдены уравнения поля и определены условия, при которых система может иметь нулевой коэффициент сложности. Изучена возможность существования звезд странной материи, найдены уравнения движения с учетом анизотропии давления, изучены физические особенности этих объектов и условия устойчивости и реалистичность модели в гравитации f (T, T). На основе моделей составной природы бозона Хиггса рассматривалась возможность его многозарядных составляющих и образование ими стабильных многозарядных частиц, избыток которых может быть связан с барионной асимметрией благодаря сфалеронным переходам, которые, при зарядах частиц 2n, приводят к избытку частиц с зарядом -2n, связывающихся с n ядрами первичного гелия, образуя темные томы типа XHe или OHe. Изучены возможность их интерпретации, как скрытой массы. Отсюда было получено объяснение экспериментов DAMA/NaI и DAMA/LIBRA за счет годичных модуляций образования низкоэнергетических связанных состояний темных атомов с ядрами. Развит подход к моделированию взаимодействия темного атома Оне с ядрами. Получена оценка массы метастабильных +2 заряженных составляющих в двухкомпонентной модели: <1 ТэВ, позволяющая объяснить наблюдаемый AMS02 избыток космических позитронов на основе их лептонных распадов. Проведен анализ результатов поиска многозарядных стабильных частиц на Большом Адронном Коллайдере (БАК), исключающий существование метастабильных дважды-заряженных частиц с массой, меньшей 1 ТэВ, и объяснение аномалии космических позитронов в двух-компонентной модели темных атомов. . На основе гиперцветового расширения СМ были продолжены иследования взаимодействий космических лучей с ТМ, представленными двумя нейтральными стабильными кндидатами, имеющими различные каналы взаимодействия с «обычной» материей, т.е. связью с векторными бозонами – Z, W и фотоном. Показано отсутствие петлевых вкладов в рассеяние фермионов на частицах ТМ, выделен доминирующий канал реакции через обмен на древесном уровне бозоном Хиггса и скалярным тяжелым сигма-мезоном. Вычислено и изучено полное сечения рассеяния высокоэнергетических электронов или нейтрино на двухкомпонентной ТМ оценены потоки вторичных нейтрино и число событий на установке IceCube, отмечено, что поток вторичных частиц значительно возрастет при рассеянии на неоднородностях в пространственном распределении ТМ. Выделен интересный канал резонансного рождения двух дополнительных нейтрино при рассеянии лептонов на ТМ (аналог резонанса Глэшоу). В этом процессе часть энергии налетающей частицы передается носителю ТМ, так что увеличение плотности потока нейтрино сопровождается ускорением частицы ТМ, покидающей область гало. Используя простейшую модель. функции распределения валентных кварков вида q(x) = Axa (1-x)b, мы оценили дифференциальное по энергии сечение взаимодействия с ТМ космических протонов с энергиями от 50 до 200 ТэВ. Таким образом, возможны процессы рассеяния космических протонов с сечениями в интервале 10-100 пб, при этом конечный заряженный гиперпион с энергией 25-40% энергии начального протона распадается на стабильную частицу ТМ и легкий пи- мезон, дающийся позитрон + электронное нейтрино. Итак, избыток позитронов в спектре космических лептонов может быть связан и с рассеянием положительно заряженной компоненты космических лучей на частицах ТМ. Нами обнаружено возникновение в обобщенной модели гиперцвета SU(6)/Sp(6) двух дополнительных стабильных частиц с дробными электрическими зарядами ±1/2. Выдвинут ряд гипотез для реалистичности такого сценария, в том числе рождение их в связанных состояниях, аннигиляция на ранней стадии инфляции, гипотеза о начальной асимметрии между такими дробнозаряженными частицами, приводящая в ранней Вселенной к барионной асимметрии. В оригинальной модели адронной ТМ разработана калибровочная модель взаимодействия новых мезонов с обычными векторными мезонами с использованием метода динамической реализации симметрии сильного взаимодействия с группой SU(3), где векторные мезоны представлены калибровочными полями. Показано, что взаимодействие нуклонов с новыми мезонами эффективно описывается однобозонными обменами, найдены все сечения рассеяния всех комбинаций из пары протон и нейтрон, нейтральный и заряженный новый мезон. Получена оценка сечения рассеяния нуклонов на частицах ТМ порядка 1 бн, найдено важное ограничение на константу связи новых мезонов с векторными. Сделан важный вывод о дополнительном факторе динамики взаимодействия галактического гало и галактических структур. Доказана в рамках форм-факторного подхода метастабильность заряженной компоненты, что приводит к рождению низкоэнергетической электрон-нейтринной пары в конечном состоянии. Отмечено, что наличие долгоживущей заряженной компоненты на ранней стадии эволюции может оказать дополнительное влияние на формирование спектра космических лучей и структуры реликтового микроволнового фона. Описана в деталях структура процессов с распадами нестабильных состояний и характерная сигнатура. Особую важность имеет новый эффект сверхтонкого расщепления уровней возбужденного состояния тяжелых адронов, что приводит к характерному сигналу в рентгеновской области из центра Галактики. Этот эффект может объяснить наблюдаемый сигнал с энергией ≈ 3.5 кэВ при массе тяжелых новых адронов около 6 ТэВ. Был построен ряд равновесных многокомпонентных моделей диска Галактики с использованием данных о распределении плотности и дисперсии скоростей звезд в диске Млечного Пути, а также данных о распределении ТМ в гало Галактики, проведено моделирование динамики бесстолкновительной и газовой компонент трехмерного Галактического диска. Показано, что после одного миллиарда лет, в центральных областях диска формируется бар с размером большой полуоси около 3 кпс, а также многорукавный спиральный узор во внешних областях звездного и газового дисков, что важно для уточнения распределения материи в подсистемах Млечного Пути. Исследованы происхождение недавно открытого шарового скопления FSR 1758 и его динамика в потенциале подсистем Млечного Пути, включая и подсистему ТМ, при этом рассматривались три различных модели распределения вещества и ТМ в Галактике. Показано, что шаровое скопление имеет ретроградное вращение, и, следовательно, его происхождение наиболее вероятно из гало Млечного Пути. Свойства и кинематика скопления указывают также, что возможно его иметь внегалактическое происхождение, поэтому является хорошим кандидатом на тестирование распределения ТМ в гало Млечного Пути. Указано, что гало Млечного Пути, состоящее в основном из темной материи, является наиболее протяженным детектором для изучения неупругого взаимодействия высокоэнергичных космических лучей с частицами ТМ. Такое взаимодействие может являться источником экзотических компонент космических лучей высоких энергий - нейтральных стабильных адронов и многозарядных лептонов. Отметим особую важность для успешного выполнения работ по проекту системы Виртуального Института Космомикрофизики, что не только позволило привлечь к совместной работе специалистов из Пакистана, Индии и Бенина, но и обеспечило платформу для проведения онлайн Международного XXIII Bled Workshop “What comes beyond the Standard models?” (июль 2020, Блед, Словения), на котором были представлены результаты работ по проекту. Эти результаты были также представлены в пленарных докладах на 5 Международной конференции по физике элементарных частиц и астрофизике 5th International Conference on Particle Physics and Astrophysics (ICPPA2020) в Москве и The Fourth Zeldovich virtual meeting (Минск, Беларусь). Распространению идей проекта способствовало также их популяризация в журнале Scientfiic Voayges (India). К сожалению, сказалась на ход работ по проекту пандемия коронавируса, что привело к переносу на 2021 год выхода в свет планируемых сборников в издательстве World Scientific Publishing Company и журналах Symmetry, Particles и International Journal of Modern Physics D.