Інноваційна гіпотеза дослідників із Дартмутського університету пропонує революційне пояснення походження темної матерії, стверджуючи, що вона виникла з безмасових частинок, які під впливом охолодження Всесвіту набули значної маси.
Науковці представили радикально новий погляд на темну матерію. Вони опублікували своє дослідження в журналі Physical Review Letters. Їхня теорія кидає виклик усталеним уявленням про це загадкове космічне явище.
Темна матерія складає приблизно 85% загальної маси Всесвіту. Вона залишається невидимою для безпосереднього спостереження. Її існування підтверджується лише гравітаційними ефектами на галактики та світло.
За новою гіпотезою, темна матерія розпочала своє існування як надшвидкі безмасові частинки. Вони нагадували фотони – кванти світла. Ці частинки були поширені в ранньому Всесвіті після Великого вибуху.
Механізм космічної метаморфози
Професор Роберт Колдуелл та Гуанмін Лян запропонували елегантне пояснення. Високоенергетичні частинки притягувалися одна до одної через спінові взаємодії. Подібний процес спостерігається між магнітними полюсами.
«Темна матерія почала своє життя як майже безмасова релятивістська частинка, майже як світло», – пояснює Роберт Колдуелл, професор фізики та астрономії. «Це повністю протилежне тому, що вважається темною матерією – це холодні згустки, які надають галактикам масу».
Коли ранній Всесвіт охолоджувався, відбувся фазовий перехід. Дисбаланс у спінах частинок призвів до різкого падіння енергії. Це нагадує процес конденсації пари у воду.
Результатом стало утворення важких повільних частинок. Така трансформація забезпечила Всесвіт значною кількістю темної матерії. Раптовий енергетичний перехід став ключовим моментом у формуванні космічної структури.
Натхнення з квантової фізики
Дослідники знайшли аналогію своєї теорії в добре відомому фізичному явищі. Вони звернули увагу на куперівські пари в надпровідниках. Це підтверджує можливість подібного механізму для формування темної матерії.
«Ми шукали в надпровідності підказки про те, чи може певна взаємодія спричинити таке раптове падіння енергії», – розповідає Колдуелл. «Куперівські пари доводять, що такий механізм існує».
При низьких температурах електрони утворюють куперівські пари. Вони проводять електрику без опору. Дослідники використали цю аналогію як доказ своєї теорії.
Гуанмін Лян підкреслює математичну простоту їхньої моделі. «Математична модель нашої теорії дуже гарна, тому що вона досить проста – вам не потрібно вбудовувати багато речей в систему, щоб вона працювала», – зазначає він.
Можливість експериментальної перевірки
Особливою цінністю нової теорії є її перевірюваність. Дослідники стверджують, що їхня модель передбачає особливий сигнал у космічному мікрохвильовому фоні (CMB). Це реліктове випромінювання від Великого вибуху.
Частинки темної матерії, згідно з теорією, входили в холодний стан. Вони ставали повільнішими і важчими. Ця характеристика має залишити помітний слід у CMB.
Сучасні проекти з вивчення космічного мікрохвильового фону можуть перевірити цю теорію. Обсерваторія Сімонса в Чилі та експеримент CMB Stage 4 збирають відповідні дані. Можливість експериментальної перевірки робить гіпотезу особливо цінною.
«Це захоплююче», – підсумовує Колдуелл. «Ми представляємо новий підхід до осмислення і, можливо, ідентифікації темної матерії».
Дослідження виникло з міждисциплінарного підходу. Лян поєднав знання з курсу фізики твердого тіла з космологічною теорією. Він застосував математичний інструментарій для моделювання поведінки частинок.
Теорія пояснює не лише природу темної матерії. Вона також відповідає на питання про дефіцит густини енергії сучасного Всесвіту. Перетворення високоенергетичних частинок у масивні згустки узгоджується з космологічними спостереженнями.
Нова модель відкриває перспективи для подальших досліджень. Вона пропонує шлях до розуміння однієї з найбільших загадок сучасної астрофізики.
#Чиста #енергія #стала #темною #матерією #Неймовірна #гіпотеза
Source link
