|
Гравитационные волны - кандидаты на темную материю
|
|
|
|
Гравитационные волны могут быть ответственны за образование темной материи на ранних этапах формирования нашей Вселенной, согласно результатам нового исследования, проведенного профессором Йоахимом Коппом из Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце (JGU) и кластером передового опыта PRISMA в сотрудничестве с доктором Азаде Малекнежад из Университета Суонси. Их работа, опубликованная в журнале Physical Review Letters, представляет собой новые расчеты, которые исследуют новый механизм образования темной материи посредством так называемых стохастических гравитационных волн.
|
|
|
|
Таким образом, они помогают ответить на фундаментальный вопрос физики элементарных частиц. Планеты, звезды и даже жизнь на Земле состоят из видимой материи. Этот тип материи составляет всего около 4% нашей Вселенной. Подавляющее большинство из них невидимо и состоит из темной материи и темной энергии. Например, темная материя составляет около 23% нашей Вселенной.
|
|
|
|
Астрофизические наблюдения подтверждают, что темная материя пронизывает всю Вселенную и образует галактики, а также крупнейшие известные структуры в космосе. Однако частицы, из которых состоит темная материя, до сих пор неизвестны. Многие теории и проводимые эксперименты направлены на поиск ответа на этот открытый вопрос.
|
|
|
|
Гравитационные волны - это разновидность пульсаций в пространстве-времени, которые обычно возникают при некоторых наиболее интенсивных и энергичных процессах во Вселенной, например, при слиянии двух черных дыр или нейтронных звезд. С другой стороны, стохастические гравитационные волны вызываются различными явлениями без участия массивных космологических объектов.
|
|
|
|
|
|
|
Соответственно, их более слабый сигнал является частью фонового шума многочисленных волн, проходящих через нашу Вселенную. Однако зачастую они чрезвычайно старые. Многие из возникающих явлений происходили на самых ранних стадиях развития нашей Вселенной, таких как так называемые фазовые переходы вещества, когда Вселенная остывала после Большого взрыва, или первичные магнитные поля.
|
|
|
|
"В этой статье мы исследуем возможность того, что гравитационные волны, которые, как полагают, были повсеместно распространены в ранней Вселенной, частично преобразуются в частицы темной материи", — пояснил Копп. "Это приводит к новому механизму образования темной материи, который ранее не исследовался".
|
|
|
|
Копп и Малекнежад в своем исследовании показывают, что гравитационные волны вполне могли привести к образованию безмассовых или почти безмассовых фермионов. Семейство частиц фермионов включает в себя электроны, протоны и нейтроны, среди прочих. Эти фермионы из ранней Вселенной затем приобрели бы массу и образовали частицы темной материи, которые все еще существуют сегодня.
|
|
|
|
"Следующим шагом в развитии этого направления исследований является выход за рамки наших аналитических оценок и проведение численных расчетов для повышения точности наших прогнозов. Еще одним направлением будущих исследований является изучение дальнейших возможных эффектов гравитационных волн в ранней Вселенной. Одним из примеров этого может служить механизм, который мог бы объяснить хорошо известную разницу в образующихся частицах и античастицах", - сказал Копп.
|
|
|
|
Источник
|
