Исследование утверждает, что темная материя может быть старше, чем «Большой взрыв»

Москва, 10:58, 08 Авг 2019, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Темная материя вполне может быть самой большой загадкой во Вселенной. Мы знаем, что есть что-то, что заставляет вещи двигаться быстрее, чем они должны. Но мы не знаем, что это такое, и мы точно не знаем, откуда это появилось.

Согласно новой статье, происхождение темной материи может быть более неожиданным, чем мы думаем. Возможно, это были частицы, которые появились за очень короткий промежуток времени, всего за доли секунды до Большого взрыва.

Это не просто указывает на новую связь между физикой элементарных частиц и астрономией. Если эта гипотеза верна, это может указывать на новый способ поиска таинственной материи.

«Если темная материя состоит из новых частиц, которые родились до Большого взрыва, они уникальным образом влияют на способ распределения галактик в небе», — сказал астроном и физик Томми Тенканен из Университета Джона Хопкинса.

«Эта связь может быть использована, чтобы раскрыть их природу и сделать выводы о времени до Большого взрыва».

Все это связано с порядком событий в начале Вселенной, что само по себе является довольно темным периодом времени.

Мы думаем, что было что-то под названием «Большой взрыв» — хотя, что именно его вызвало, все еще обсуждается. И мы думаем, что было нечто, называемое космической инфляцией, очень короткий промежуток времени — доли секунды, столь малые, что у нас нет названия, — когда Вселенная взорвалась как воздушный шар.

Кажется более общепринятым, что это произошло между 10^-36 и 10^-32 секунды после Большого взрыва. Эта модель инфляции выглядит как на картинке выше.

Но некоторые ученые считают, что это произошло незадолго до Большого взрыва, и в этом случае Большой взрыв — это имя, данное условиям во Вселенной в самом конце инфляции.

На данном этапе у нас просто нет возможности об этом узнать. Как сказал ранее в этом году Гарвард-Смитсоновский физик-теоретик Ави Леб, «нынешняя ситуация с инфляцией заключается в том, что это такая гибкая идея, которую нельзя экспериментально фальсифицировать». Он говорил о том, действительно ли произошла космическая инфляция (тоже вопрос дебатов), но это утверждение работает и для времени.

Темная материя, которая, согласно нашим расчетам, составляет около 80 процентов вещества во Вселенной, иногда считается продуктом Большого взрыва.

Но «если темная материя действительно была остатком Большого взрыва, то во многих случаях исследователи уже видели прямой сигнал темной материи в различных экспериментах по физике элементарных частиц», утверждает Тенканен.

Вместо этого его математическое моделирование предполагает, что темная материя могла быть продуктом космической инфляции. Эта идея была предложена не впервые, но Тенканен предоставил математику, которая ее поддерживает.

И если бы космическая инфляция произошла до Большого взрыва, темная материя могла бы существовать раньше, чем все остальное в изначальной Вселенной.

Это говорит о том, что скалярные частицы могут привести нас к темной материи. Это частицы со спином, равным нулю, и теория инфлатонов, согласно которой скалярное поле управляло космической инфляцией, предполагает, что они были в изобилии созданы в течение этой временной связи.

Пока что мы когда-либо обнаружили только одну скалярную частицу, бозон Хиггса. Но это в любом случае не сможет рассказать нам о темной материи само по себе.

«Хотя этот тип темной материи слишком неуловим, чтобы его можно было найти в экспериментах с частицами, он может выявить ее присутствие в астрономических наблюдениях», — считает Тенканен.

«Вскоре мы узнаем больше о происхождении темной материи, когда спутник Евклид будет запущен в 2022 году. Будет очень интересно увидеть, что он покажет о темной материи и можно ли использовать ее находки, чтобы достичь пика во времена до Большого взрыва».

Это чрезвычайно теоретический материал, но он так же хорош, как и любой другой, в таинственном вопросе, который играет ключевую роль в формировании нашей Вселенной. Будет интересно посмотреть, чем закончится поиск темной материи в ближайшее десятилетие.

Исследование было опубликовано в Physical Review Letters.