Что говорит теория
Принято считать, что Большой взрыв стал началом всего — космоса, материи, антиматерии, темной материи, энергии и темной энергии. В первые мгновения своего существования Вселенная пережила период так называемой инфляции, когда его размер увеличился в 10 септильонов раз за непостижимо малую долю секунды. Но некоторые теории предполагают, что этот период инфляции действительно произошел еще до того, что мы называем Большим взрывом. Теперь физики из Техасского университета в Остине предположили, что темная материя образовалась именно во время этого короткого окна инфляции, предшествующего образованию Вселенной, сообщает 24 Канал со ссылкой на Physical Review Letters .
Команда называет новую модель теплой замораживающей инфляцией (WIFI). В этой теории частицы темной материи создаются из крошечных взаимодействий между излучением и частицами в теплой "тепловой ванне" во время инфляции.
Уникальность нашей модели состоит в том, что темная материя успешно образуется во время инфляции,
– говорит Кэтрин Фриз, ученая в области астрофизики из Техасского университета в Остине.
В большинстве моделей все, что создается во время инфляции, затем "сдувается" экспоненциальным расширением Вселенной до того момента, когда фактически ничего не остается".
Считается, что до Большого взрыва вся Вселенная существовала в сингулярности – точке бесконечной плотности, где пространство-время бесконечно искривлено. Но известные законы физики там полностью нарушаются, поэтому некоторые физики предполагают, что Большому взрыву предшествовала другая эпоха, а не сингулярность . Это мог быть коллапс предыдущей Вселенной, как у модели Великого отскока, или космическая инфляция. Эта фаза длилась только нониллионную долю секунды (1 секунда разделена на 10 в 33 степени), когда энергия перешла к материи и свету, превратившись в то, что мы называем Большим Взрывом. С этого момента начинается эволюция Вселенной, которую описывает всеобщая теория относительности.
Авторы нового исследования не первые, кто предполагает, что космическая инфляция предшествовала Большому взрыву. Они даже не первые, кто предполагает, что темная материя возникла в эту эпоху. астрономическими наблюдениями.
Теплая инфляция ("WI" в новой модели WIFI) – это уже существующая идея, предполагающая, что во время экспоненциального расширения производится излучение, создающее своеобразную тепловую ванну, позволяющую происходить крошечным, но важным взаимодействиям.
Движущий космической инфляции до сих пор неизвестен, но его роль выполняет поле гипотетических частиц, называемых инфлатонами , подобно известному бозону Хиггса. В сценарии теплой инфляции это поле инфлатонов тратит часть своей энергии на излучение в тепловой ванне. Оттуда излучение производит частицы темной материи через процесс, называемый УФ-замораживанием (в аббревиатуре WIFI отображается буквами "FI"). По сути темная материя никогда не достигает равновесия с ванной, и температура этой ванны всегда остается ниже определенного порога.
Согласно расчетам команды этот механизм производит достаточно темной материи, чтобы объяснить количество, которое, по данным астрономических наблюдений, существует во Вселенной.
Конечно, это не значит, что тайна разгадана. Это только одна из многих гипотез. Например, мы предполагаем, что темная материя возникла позже в собственном "Темном Большом взрыве".
В настоящее время модель WIFI не может быть непосредственно проверена, но по крайней мере частично это может быть сделано в ближайшее время. Предстоящие исследования космического микроволнового фона, такие как CMB-S4 могут проверить идею теплой инфляции.
"Если будущие наблюдения подтвердят, что теплая инфляция является правильной парадигмой, это значительно усугубит аргументы в пользу того, что темная материя образуется так, как описано в нашей теории", – говорит физик Габриэле Монтефальконе.
