Темная материя, которая, по мнению исследователей, составляет около 80% массы Вселенной, является одной из самых трудноразрешимых загадок в современной физике. Что именно она из себя представляет и как появилась - большой космический секрет. Однако в ходе нового исследования, проведенного астрофизиками Университета Джона Хопкинса было установлено, что темная материя могла существовать до Большого взрыва.
«Исследование выявило новую связь между физикой элементарных частиц и астрономией. Если темная материя состоит из новых частиц, которые родились до Большого взрыва, они уникальным образом влияют на способ распределения галактик в космосе. Эта связь может быть использована для выявления их особенностей и позволяет сделать выводы о том, что же все-таки было до Большого взрыва», - рассказал ведущий автор работы Томми Тенканен.
Хотя о происхождении темной материи известно немного, астрономы доказали, что она играет решающую роль в образовании галактик и их скоплений. Несмотря на то, что черную материю нельзя непосредственно увидеть, ученые знают, что она существует благодаря гравитационному воздействию на движение и способ распространения в космосе видимой материи.
Долгое время исследователи считали, что темная материя должна быть остатком от Большого взрыва. Отталкиваясь от этой гипотезы, физики пытались ее найти, но до сих пор все экспериментальные попытки были безуспешными.
«Если темная материя действительно осталась от Большого взрыва, то уже много раз исследователи должны были обнаружить ее в различных экспериментах по физике элементарных частиц», - говорит Тенканен.
Используя новую простую математическую структуру исследование показало, что темная материя могла возникнуть до Большого взрыва в эпоху, известную как космическая инфляция, когда пространство расширялось очень быстро.
Считается, что быстрое расширение приводит к обильному производству определенных типов частиц, называемых скалярами. До сих пор была обнаружена только одна такая скалярная частица - бозон Хиггса.«Мы не знаем, что такое темная материя, но, если она имеет какое-либо отношение к каким-либо скалярным частицам, она может быть старше, чем Большой Взрыв. С предлагаемым математическим сценарием нам не нужно предполагать новые типы взаимодействий между видимой и темной материями за пределами гравитации, которые, как мы уже знаем, существуют», - объясняет Тенканен.
Хотя теория о том, что темная материя существовала до Большого взрыва, не нова, другие исследователи не смогли прийти к расчетам, подтверждающим эту идею. Недавнее исследование показывает, что ученые всегда упускают из виду один простейший математический сценарий происхождения темной материи, сообщает Phys.org.
Кроме того, научная работа также предлагает способ проверить ее происхождение путем наблюдения характерных следов, которые она оставляет во время распределения материи во Вселенной.
«Хотя этот тип темной материи слишком неуловим, чтобы его можно было найти в экспериментах с частицами, обнаружить ее присутствие можно в ходе астрономических наблюдений. С запуском спутника Euclid в 2022 году мы узнаем о природе темной материи гораздо больше. Будет очень интересно увидеть, что он нам откроет, и можно ли использовать его данные, чтобы узнать максимально много о времени, предшествующем Большому взрыву», - заключил ученый.
Материал подготовила Татьяна Артюхова
Свежие комментарии