Що не дає Всесвіту розпастися: фізики запропонували нову теорію про походження темної матерії
Темна матерія - невидима речовина, яка впливає на рух зірок і галактик, але її природа досі залишається загадкою для науки. Фізики з Дартмутського коледжу запропонували нове пояснення її походження, припустивши, що вона може мати властивості, подібні до надпровідників.
Про це інформує РБК-Україна з посиланням на нове дослідження, опубліковане у журналі Physical Review Letters.
Від частинок без маси до важкої темної матерії
Згідно з новою гіпотезою, у перші секунди після народження Всесвіту темна матерія існувала у вигляді гарячого "супу" з швидких, легких і безмасових частинок.
У міру розширення та охолодження космосу ці елементи почали об'єднуватися у пари за аналогією до електронів у надпровідниках.
Цей процес радикально змінив їхні властивості.
Як саме:
- частинки набули маси та стали повільними;
- сформувалася невидима субстанція, яка тримає разом галактичні структури;
- частина частинок залишилася у фоновому стані, що може пояснити походження темної енергії.
Читайте більше: Астероїд 1998 KY26 поводиться як комета: чому це спантеличує вчених
Надпровідність проти стандартних WIMP-частинок
Десятиліттями одним із головних кандидатів на роль темної матерії вважали WIMP - гіпотетичні масивні частинки, які дуже слабко взаємодіють зі звичайною речовиною.
Однак експерименти на колайдерах досі не дали змоги їх виявити. Тому фізики Гуанмін Лян і Роберт Колдвелл вирішили шукати пояснення в іншій галузі науки - фізиці конденсованих середовищ, яка вивчає властивості твердих тіл та інших матеріалів.
За основу дослідники взяли явище надпровідності. За певних умов, зокрема за дуже низьких температур, електрони у матеріалі об'єднуються в пари, завдяки чому електричний струм проходить без опору.
Вчені припустили, що подібний процес міг відбуватися і з частинками темної матерії на ранніх етапах існування Всесвіту. Така модель може допомогти пояснити, чому зорі на околицях галактик рухаються швидше, ніж передбачають розрахунки без урахування темної матерії.
Не пропустіть: Масові вимирання на Землі могли бути не випадковими: фізик знайшов пояснення
Перевірка гіпотези та перспективи досліджень
Запропонована модель є лише теоретичним припущенням, проте її можна перевірити наочно.
Особливості утворених пар темної матерії можуть залишати ледве помітні сліди у реліктовому випромінюванні - світлі, яке залишилося з часів, коли Всесвіту було близько 380 000 років.
Автори визнають високу ймовірність помилковості своїх початкових висновків, проте наголошують на важливості нестандартних підходів.
"Розгадка таємниці темної матерії вимагає використання всіх доступних інструментів, від квантової фізики до астрофізики", - резюмують вони.