Вчені знайшли докази на користь того, що темна матерія складається з надлегких частинок — аксіонів. Завдяки цьому їм вдалося пов’язати цей загадковий тип речовини з проблемою «грудкуватості» Всесвіту, точніше того, чому він відносно рівномірний.
Проблема «грудкуватості» Всесвіту
Група вчених з Університету Торонто нещодавно опублікувала теоретичну роботу, яку сама називає проривною. У ній вони доводять, що темна матерія складається з надлегких частинок — аксіонів. Завдяки цьому вони можуть розв’язати проблему з «грудкуватістю» Всесвіту.
Річ не в тім, що у Всесвіті існують якісь аномально великі згущення речовини. Навпаки, Всесвіт здається занадто однорідним, якщо порівнювати з тим, що люди знають про присутність у ньому звичайної та темної матерій.
Галактики утворюють «космічне павутиння», однак вузли у ньому, які являють собою надскупчення, відносно невеликі. Якби темна матерія складалася з якихось важких часток, то «грудкуватість» у великому масштабі мала б бути набагато більшою.
Темна матерія може складатися з аксіонів
Щоб довести свою думку, вчені дослідили залишки світла від Великого вибуху, відомі як фонове мікрохвильове випромінювання. Далі вони використали огляд неба — Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), у якому містяться дані про точне розташування приблизно мільйона галактик.
Нарешті, вони змоделювали, якими були б розподіл галактик та реліктове випромінювання, якби темна матерія складалася з дуже легких частинок, яким відповідають надзвичайно довгі хвилі, й вони повністю збіглися із тим, що бачать спостерігачі.
Саме це ми б спостерігали, якби темна матерія складалася з аксіонів. Фізики описують ці частинки як «нечіткі» через те, що хвильові властивості проявляються у них значно більше, ніж у решти «одиниць матерії». Хвилі, які їм відповідають, можуть мати довжину, порівнювану з розмірами галактик, і саме це може пояснити, чому Всесвіт такий рівномірний.
Не все так однозначно
Опубліковану роботу варто розглядати у контексті того, що гаряча дискусія про сутність темної матерії триває між вченими вже не перший рік. Невелика частина дослідників взагалі відкидає її існування. Решта висуває теорії, що суперечать одна одній, і публікує статті з доказами на їхню підтримку.
Наприклад, нещодавно вийшла низка статей про те, що темна матерія може утворювати величезні Q-кулі всередині галактик, а то й окремі зорі та планети. Але ті побудови засновані на концепціях, що прямо суперечать тому, що описують автори теорії аксіонів.
Наразі вчені не мають єдиної теорії, яка б водночас пояснювала гравітацію та квантову механіку, так званої «теорії всього». Найпопулярнішим кандидатом на цю роль за останні кілька десятиліть є теорія струн, яка стверджує ще один рівень, нижчий за квантовий, де все складається зі струноподібних збуджень енергії. На думку Кейра Роджерса, одного з авторів цього дослідження, виявлення нечіткої аксіонної частинки може бути натяком на те, що теорія струн правильна.
«Зараз у нас є інструменти, які можуть дозволити нарешті зрозуміти щось експериментальне про столітню таємницю темної матерії, навіть у наступному десятилітті або близько того, і це може дати підказки до відповідей на ще грандіозніші теоретичні питання, — говорить Роджерс. — Надія полягає в тому, що загадкові елементи Всесвіту можна розгадати».
За матеріалами phys.org.
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Долучайтеся: https://t.me/ustmagazine
