Ученые представили сразу два новых сценария, которые могут пролить свет на природу темной материи — загадочной субстанции, составляющей около 80% всей материи во Вселенной, но до сих пор остающейся недоступной для прямого обнаружения.
Автор исследования, профессор Стефано Профумо, заместитель директора по теории Института физики частиц Калифорнийского университета в Санта-Крузе, считает темную материю не экзотической частицей, взаимодействующей с обычным веществом, а естественным результатом процессов, происходивших в самые ранние мгновения после возникновения Вселенной.
В одной из своих публикаций Профумо излагает концепцию так называемого «скрытого сектора» — своеобразной «зеркальной Вселенной» с собственным набором частиц и сил, которые подчиняются тем же фундаментальным законам, что и наша, но при этом для нас полностью невидимы. В этом контексте важную роль играет аналог сильного ядерного взаимодействия — «темная QCD», в рамках которой гипотетические темные кварки и темные глюоны объединяются в тяжелые составные частицы — темные барионы. В условиях ранней Вселенной такие частицы могли достигать достаточно высокой плотности и массы, чтобы коллапсировать в крошечные, но устойчивые черные дыры — или объекты, проявляющие себя подобным образом. Эти миниатюрные реликтовые «черные дыры» весили бы всего несколько раз больше планковской массы и взаимодействовали бы с остальной Вселенной только через гравитацию, что и объясняет, почему их невозможно обнаружить даже современными чувствительными детекторами.
Во второй статье ученый выдвигает еще одну увлекательную гипотезу. Согласно ей темная материя могла бы появиться в результате расширения космического горизонта — границы, за пределами которой мы не можем получать информацию, аналогичной горизонту событий у черной дыры. Если после инфляции Вселенная пережила короткий, но ускоренный этап расширения, менее экстремальный, чем сама инфляция, это могло бы привести к «излучению» частиц благодаря квантовым эффектам в искривленном пространстве-времени. При этом не имеет значения, как эти частицы взаимодействуют — достаточно, чтобы они были стабильными и к их образованию приводило действие гравитации.
«Оба механизма являются гипотетическими, но они опираются на известные законы физики и позволяют строить проверяемые модели, не полагаясь на традиционные сценарии с частицами темной материи, которые все чаще ставятся под сомнение из-за отсутствия экспериментальных подтверждений», — поясняет Профумо.
Фото: hi-tech.mail.ru