Параллельный мир или "темное зеркало Вселенной": как появилась таинственная темная материя

Американский ученый предложил две провокативные идеи, которые могут помочь наконец-то разгадать главную тайну Вселенной — происхождение темной материи . Эти впечатляющие гипотезы бросают вызов обычным представлениям о физике.

Об этом сообщает сайт университета Санта-Крус.

Темная материя: что это и почему она важна

Темная материя – это одна из самых главных загадок современной физики. Хотя мы не можем ее увидеть, у науки есть множество доказательств ее существования. Именно таинственная субстанция, которая составляет около 80% всей материи во Вселенной, отвечает за то, что галактики не разлетаются. Ее наличие подтверждают и такие наблюдения, как крупномасштабная структура Вселенной и измерение космического микроволнового фона.

Что остается неизвестным, так это происхождение и свойства частиц темной материи. Именно эти вопросы пытался ответить физик Стефано Профумо в двух своих недавних исследованиях. Он предположил, что темная материя могла возникнуть естественным путем в условиях ранней Вселенной, а не быть экзотической новой частицей, взаимодействующей с обычной материей.

Теория «зеркального мира»

Одно из исследований Профумо предполагает, что темная материя могла образоваться в «скрытом секторе» — своеобразном «зеркальном мире» с собственными версиями частиц и сил. Этот «теневой» сектор, полностью невидимый для нас, подчинялся бы многим тем же законам физики, что и наша Вселенная.

Эта идея базируется на теории квантовой хромодинамики, описывающей, как кварки связаны внутри протонов и нейтронов. Профумо предположил, что в теневом секторе может существовать своя темная версия этой силы с темными кварками и глюонами, которые, соединяясь, образуют темные барионы. При определенных условиях в ранней Вселенной эти барионы могли стать достаточно плотными, чтобы под действием собственной гравитации коллапсировать в очень малые черные дыры или ведущие себя объекты.

"Это такой сценарий, который предлагает новую, проверенную основу, которая базируется на хорошо известной физике", - отмечает Профумо.

Если бы они были образованы в нужном количестве, эти черные дыры могли бы составлять всю темную материю, которую мы наблюдаем сегодня. Поскольку они взаимодействуют только из-за гравитации, их невозможно обнаружить с помощью наших приборов.

Темная материя из края Вселенной

Второе исследование профессора Профумо предлагает еще одну теорию: темная материя могла возникнуть в результате расширения «космического горизонта» Вселенной. «Космический горизонт» — это предел наблюдаемой Вселенной, что-то вроде горизонта событий черной дыры.

Ученый предположил, что если Вселенная пережила короткий период ускоренного расширения после Большого взрыва, то на этой границе могли возникнуть частицы. Используя принципы квантовой теории поля в искаженном пространстве-времени, Профумо показал, что этот механизм мог породить темную материю с широким диапазоном масс. Важно, что эта теория не нуждается в предположениях о том, как именно темная материя взаимодействует. Ей достаточно быть стабильным, а ее появление объясняется гравитационными эффектами.

«Оба механизма очень спекулятивны, но они предлагают самодостаточные и вычисляемые сценарии, которые не полагаются на традиционные модели темной материи», — говорит Профумо.

Эти модели в последнее время находятся под давлением из-за отсутствия экспериментальных доказательств. Новые теории расширяют наше понимание физики и открывают новые возможности для изучения таинственной темной материи, наполняющей нашу Вселенную.