|
Темная материя в сценарии 'Темного Большого взрыва'
|
|
|
|
Недавнее исследование, проведенное командой студентов и преподавателей Университета Колгейт, открывает новые возможности, которые могут радикально изменить представление мира о происхождении темной материи.
|
|
|
|
Ассистенты профессора физики и астрономии Космин Илие и Ричард Кейси исследовали идею, выдвинутую двумя учеными из Техасского университета в Остине, Кэтрин Фриз и Мартином Винклером, которые предполагают, что темная материя, возможно, возникла в результате отдельного "Темного Большого взрыва", произошедшего вскоре после рождения Вселенной.
|
|
|
|
Широко распространено мнение, что вся материя, заполняющая нашу Вселенную (включая темную материю), возникла в результате одного крупного события — Большого взрыва. Это соответствует концу периода космической инфляции, когда энергия вакуума, которая привела к очень краткой начальной фазе экстремального расширения нашей Вселенной, была преобразована в горячую плазму излучения и частиц.
|
|
|
|
Одной из самых насущных загадок является происхождение и природа темной материи, на долю которой сегодня приходится около 25% энергетического баланса Вселенной. Хотя гравитационные эффекты темной материи еще не были обнаружены непосредственно в подземных экспериментах или наблюдались на ускорителях, они были твердо установлены в галактических и внегалактических масштабах. Более того, темная материя оставляет заметные следы в электромагнитном послесвечении Большого взрыва, так называемом фоновом космическом микроволновом излучении.
|
|
|
|
|
|
|
В 2023 году Фриз и Винклер предположили, что темная материя, в отличие от обычной материи, могла возникнуть в результате особого события Большого взрыва, которое могло произойти через несколько месяцев после обычного Большого взрыва. В этой модели частицы темной материи образуются в результате распада квантового поля, которое связано только с Темным сектором и изначально находится в ложном метастабильном вакуумном состоянии.
|
|
|
|
В своем недавнем исследовании, опубликованном в журнале Physical Review D, Илие и Кейси исследуют и уточняют эту темную модель Большого взрыва, определяя все возможные сценарии ее реализации, которые согласуются с текущими экспериментальными данными.
|
|
|
|
Прежде всего, их работа раскрывает ранее неизученный диапазон возможных параметров, которые могли бы объяснить происхождение темной материи. Исследование также определяет потенциальные наблюдаемые последствия этих новых сценариев, в частности, генерацию гравитационных волн, которые могут быть обнаружены в будущих экспериментах.
|
|
|
|
"Обнаружение гравитационных волн, порожденных Темным Большим взрывом, может стать решающим доказательством для этой новой теории темной материи", - сказал Илие. "С учетом текущих экспериментов, таких как International Pulsar Timing Array (IPTA) и Square Kilometer Array (SKA), которые уже на подходе, у нас скоро могут появиться инструменты для тестирования этой модели беспрецедентными способами".
|
|
|
|
Обнаружение фоновых гравитационных волн в 2023 году коллаборацией NANOGrav, входящей в IPTA, может быть связано с реализацией теории Темного Большого взрыва. Поскольку будущие эксперименты позволят получить более точные измерения, результаты исследования могут помочь уточнить наше понимание параметров, управляющих Темным Большим взрывом, и потенциально подтвердить его как истинное происхождение темной материи.
|
|
|
|
Последствия этих открытий могут выйти за рамки изучения темной материи, поскольку они позволяют по-новому взглянуть на раннюю историю Вселенной и силы, которые формировали ее эволюцию. Поиск ответов на загадки темной материи и ее происхождения продолжает занимать ведущее место в исследованиях современной космологии.
|
|
|
|
Источник
|
