Темна матерія — невидима субстанція, що як клей утримує галактики від розпаду — залишається головною космологічною загадкою. Зусилля виявити її традиційними способами зайшли в глухий кут. На тлі цієї кризи фізик Стефано Профумо з Каліфорнійського університету в Санта-Крузі запропонував два революційні, хоч і спекулятивні, сценарії походження таємничої матерії.
Науковці виявили темну матерію лише завдяки її гравітаційному впливу: галактики обертаються швидше, ніж повинні, враховуючи лише видиму матерію. Складність у тому, що ця загадкова субстанція взагалі не випромінює та не поглинає світло, що робить пряме виявлення неможливим. Десятиліття пошуків безрезультатні. Гіпотетичні частинки, з яких би мала складатися темна матерія, такі як WIMP, так і не були знайдені. Ця тупикова ситуація змушує вчених шукати радикальні альтернативи, які навіть можуть бути фантастичними.
Дзеркальний Всесвіт
У своїй першій статті Профумо звертається до квантової хромодинаміки — теорії сильної ядерної сили. Він припускає існування паралельного «дзеркального» Всесвіту, де діють схожі, але невидимі для нас сили та частинки — аналоги протонів і нейтронів. У ранньому Всесвіті концентрація цих темних частинок могла бути надзвичайно високою. Внаслідок цього утворилися компактні об’єкти — чорні діри темної матерії. Вони взаємодіють з нашим світом виключно через гравітацію, пояснюючи спостережувані ефекти.
Народження на краю
Друга стаття Профумо пропонує ще екзотичнішу ідею. Він розглядає космічний горизонт — межу спостережуваного Всесвіту, подібну до горизонту подій чорної діри, але у всесвітніх масштабах. Під час періоду надзвичайно швидкого розширення Всесвіту (інфляція) після Великого вибуху квантові флуктуації саме на цьому космічному горизонті могли спонтанно генерувати частинки темної матерії з широким спектром мас. Ці частинки, народжені на самому краю нашого буття, також могли стати джерелом невидимої маси.
Шляхи перевірки
«Обидва механізми вкрай спекулятивні, — зазначає Профумо, — але вони пропонують самодостатні та обчислювані сценарії, незалежні від проблемних традиційних моделей».
Хоч теорії ґрунтуються на сучасній фізиці, вони потребують серйозного вдосконалення та перевірки в майбутніх експериментах і спостереженнях. Попри це, роботи Профумо відкривають нові, сміливі напрями для розгадки однієї з найбільших таємниць космосу — природи темної матерії, що формує наш Всесвіт.
Раніше ми пояснювали, що таке темна матерія і з чого вона складається.
За матеріалами Science Alert
