Команда учёных из Дартмутского колледжа в США сделала шаг к разгадке происхождения тёмной материи. В своей работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters, они предложили оригинальную гипотезу.
![]()
Фото из открытых источников
На протяжении десятилетий астрономы отмечали, что видимая масса Вселенной не соответствует наблюдаемым движениям галактик. Это несоответствие указывает на наличие невидимой материи, которую учёные называют тёмной материей. Несмотря на прилагаемые усилия по её изучению, её сущность и происхождение остаются неясными.
Физики Гуаньмин Лян и Роберт Колдуэлл представляют себе раннюю Вселенную, в которой безмассовые частицы движутся с высокой скоростью. Эти частицы, по их мнению, могли бы стать основой для формирования тёмной материи, постепенно накапливая массу в процессе столкновений и охлаждения.
«Наша теория ставит под сомнение традиционные представления о тёмной материи как о холодных сгустках, которые придают массу галактикам», — отмечает Колдуэлл. «Мы пытаемся объяснить, как из света могли образоваться эти сгустки».
Исследователи ссылаются на события, произошедшие примерно 13,7 миллиарда лет назад, когда Вселенная была сжата до размеров щели между зубами. В это время происходили интенсивные взаимодействия частиц, которые, по словам учёных, могли способствовать образованию фермионов Дирака — частиц, обладающих особыми свойствами.
Лян и Колдуэлл исследовали, что произойдёт, если учесть различные тепловые свойства этих процессов. Они предполагают, что дисбаланс между высокоэнергетическими фермионами мог привести к превращению их энергии в массу, что можно сравнить с превращением грозовой тучи в град.
«Мы обнаружили, что резкое падение энергии может связывать высокую плотность энергии с низкой», — говорит Лян.
Это открытие может объяснить, как структуры во Вселенной получили свою массу и как плотность энергии снизилась до существующих значений.
Хотя простота модели является её сильной стороной, доказать её истинность будет непростой задачей. Однако, в отличие от многих других теорий о тёмной материи, предложенная гипотеза может быть проверена с использованием уже имеющихся данных.
Изменения, произошедшие в ранней Вселенной, могли оставить следы в космическом микроволновом фоне — излучении, которое распространяется по Вселенной с момента её рождения. Некоторые признаки в этом фоне могут указывать на то, что фермионы Дирака действительно могут быть одним из источников тёмной материи.
«Это захватывающе, — подытоживает Колдуэлл. — Мы представляем новый подход к изучению и, возможно, идентификации тёмной материи».
