Темная материя — невидимая субстанция, которая как клей удерживает галактики от распада — остается главной космологической загадкой. Усилия обнаружить ее традиционными способами зашли в тупик. На фоне этого кризиса физик Стефано Профумо из Калифорнийского университета в Санта-Крузе предложил два революционных, хотя и спекулятивных, сценария происхождения таинственной материи.
Ученые обнаружили темную материю только благодаря ее гравитационному воздействию: галактики вращаются быстрее, чем должны, учитывая только видимую материю. Сложность в том, что эта загадочная субстанция вообще не излучает и не поглощает свет, что делает прямое обнаружение невозможным. Десятилетия поисков безрезультатны. Гипотетические частицы, из которых должна состоять темная материя, такие как WIMP, так и не были найдены. Эта тупиковая ситуация заставляет ученых искать радикальные альтернативы, которые даже могут быть фантастическими.
Зеркальная Вселенная
В своей первой статье Профумо обращается к квантовой хромодинамике — теории сильной ядерной силы. Он предполагает существование параллельной «зеркальной» Вселенной, где действуют похожие, но невидимые для нас силы и частицы — аналоги протонов и нейтронов. В ранней Вселенной концентрация этих темных частиц могла быть чрезвычайно высокой. В результате образовались компактные объекты — черные дыры темной материи. Они взаимодействуют с нашим миром исключительно через гравитацию, объясняя наблюдаемые эффекты.
Рождение на краю
Вторая статья Профумо предлагает еще более экзотическую идею. Он рассматривает космический горизонт — границу наблюдаемой Вселенной, подобную горизонту событий черной дыры, но в мировом масштабе. Во время периода чрезвычайно быстрого расширения Вселенной (инфляция) после Большого взрыва квантовые флуктуации именно на этом космическом горизонте могли спонтанно генерировать частицы темной материи с широким спектром масс. Эти частицы, рожденные на самом краю нашего бытия, также могли стать источником невидимой массы.
Пути проверки
«Оба механизма крайне спекулятивны, — отмечает Профумо, — но они предлагают самодостаточные и вычислимые сценарии, независимые от проблемных традиционных моделей».
Хотя теории основаны на современной физике, они требуют серьезного усовершенствования и проверки в будущих экспериментах и наблюдениях. Несмотря на это, работы Профумо открывают новые, смелые направления для разгадки одной из самых глубоких тайн космоса — природы темной материи, формирующей нашу Вселенную.
Ранее мы объясняли, что такое темная материя и из чего она состоит.
По материалам Science Alert
