Ciemna materia będzie generowana sama i wzrasta wykładniczo

Ciemna materia to hipotetyczna forma materii, która według modeli kosmologicznych stanowiłaby około 27% całkowitej gęstości energii widzialnego Wszechświata. Jego obecność w szczególności może wyjaśniać powstawanie niektórych dużych struktur, takich jak grupy galaktyki, ale także ogromne pustki wszechświata. Naukowcy z Uniwersytetu w Oslo proponują teraz nowy model wyjaśniający obecną gęstość ciemnej materii: według nich możliwe było przekształcenie zwykłej materii w ciemną materię we wczesnym Wszechświecie.

Ciemna materia pozostaje bardzo tajemnicza, a kosmolodzy tak naprawdę nie wiedzą, z czego jest zrobiona. Udało im się jednak oszacować ilość ciemnej materii w naszym wszechświecie poprzez obserwacje wszechobecnego tła kosmicznego. Tak więc, aby teorie powstawania ciemnej materii były wykonalne, muszą być w stanie odtworzyć tę gęstość. Większość przedstawionych wyjaśnień wykorzystuje tak zwane modele „zamrożenia” lub „zamrożenia”.

Modele zamrażania zakładają, że duża ilość ciemnej materii była początkowo w równowadze z plazmą cząstek Modelu Standardowego we wczesnym Wszechświecie. Następnie, w miarę rozszerzania się i ochładzania Wszechświata, procesy niszczenia cząstek ciemnej materii przeważały nad procesami powstawania, aż gęstość ciemnej materii spadła do obecnego poziomu. I odwrotnie, w modelach zamrażających wszechświat zaczynał z niewielką ilością ciemnej materii lub bez niej, a plazma cząstek Modelu Standardowego produkowałaby więcej, aż do ich obecnej gęstości. Torsten Bringmann i jego zespół proponują inne możliwe wyjaśnienie.

Kiedy zwykła materia przechodzi na ciemną stronę

Ci norwescy naukowcy sugerują, że początkowa niewielka ilość ciemnej materii we wczesnym Wszechświecie weszłaby w interakcję z cząsteczkami Modelu Standardowego (które składają się na zwykłą materię), tak że te same cząsteczki zamieniłyby się w cząsteczki ciemnej materii. Przesuwając cząstki Modelu Standardowego na ciemną stronę — a następnie pozwalając im zrobić to samo z innymi cząstkami Modelu Standardowego — ciemna materia może rozprzestrzeniać się znacznie szybciej niż w modelach bezruchu, rosnąc wykładniczo w tym gęstym środowisku z wczesnego Wszechświata.

W rzeczywistości to nowe badanie opiera się na wcześniejszych propozycjach zakładających „kąpiel cieplną”, w której zwykła materia w postaci plazmy wytworzyłaby pierwsze cząstki ciemnej materii – cząstki elementarne, które mogłyby zamienić inną kąpiel cieplną. cząstki w Więcej ciemnej materii. ” Powoduje to wykładniczy wzrost gęstości cyfrowej ciemnej materii, w bliskiej analogii z innymi procesami wykładniczymi znanymi w naturze. Zapisz autorów badania.

Proces powstawania ciemnej materii naturalnie spowolniłby w miarę rozszerzania się Wszechświata, a następnie w końcu przestałby osiągać gęstość ciemnej materii, którą obserwujemy dzisiaj. Zdaniem naukowców ta teoria może mieć konsekwencje dla widma energetycznego wszechobecnego tła kosmicznego oraz dla innych aktualnych właściwości wszechświata, co oznacza, że ​​przyszłe obserwacje mogą potwierdzić lub zaprzeczyć temu możliwemu mechanizmowi. W międzyczasie odpowiada notatkom.

Łańcuch produkcyjny zatrzymany z powodu ekspansji

Ciemna materia jest trudna do wykrycia, ponieważ przechodzi przez zwykłą materię bez interakcji z nią, ani w wyniku oddziaływania silnego, ani elektromagnetycznego; Można to jednak wykryć dzięki działaniu grawitacji. Zachowanie Wszechświata (w szczególności prędkość, z jaką obracają się galaktyki) oraz badania promieniowania elektromagnetycznego, które tworzy rozproszone tło kosmiczne, potwierdzają istnienie ciemnej materii i jej obecność w bardzo dużych ilościach.

W modelu zamrażania, w miarę rozszerzania się wszechświata, generowanie ciemnej materii stopniowo maleje, aż do całkowitego zatrzymania — ustalając pewną ilość na zawsze. Podobnie w modelu zamrażania, ochłodzenie rozszerzającego się wszechświata zatrzymało produkcję ciemnej materii, ale także jej zdolność do szybkiego samozniszczenia, ustalając pewną końcową ilość. Ostatecznie teoria przedstawiona przez Bringmana i współpracowników mieści się mniej więcej pomiędzy tymi dwoma skrajnościami. ” Pokazujemy, że mechanizm ten w sposób ogólny uzupełnia scenariusze „zamrożenia” i „zamrożenia” produkcji cieplnej. W związku z tym dogłębne i szczegółowe badanie tej nowej metody produkcji ciemnej materii z łaźni termalnej wydaje się wysoce uzasadnione. » Napisz badaczy.

Jeśli ich podejście jest prawidłowe, oznacza to, że ilość ciemnej materii wzrastała bardzo szybko w miarę rozszerzania się Wszechświata, a następnie wzrost ten zwolnił i ostatecznie zatrzymał się, gdy ekspansja Wszechświata zwolniła. Ponieważ normalna materia i ciemna materia z czasem coraz bardziej oddalają się od siebie, ten łańcuch produkcji ciemnej materii w końcu się wyczerpie.

Zdaniem naukowców dowody na słuszność tej teorii muszą leżeć gdzieś na wszechobecnym kosmicznym tle, a teraz trzeba go znaleźć. Obecnie naukowcy dysponują bardzo czułymi detektorami ciemnej materii (takimi jak XENON1T, z siedzibą w Gran Sasso National Laboratory we Włoszech). Dlatego hipotezę należy szybko sprawdzić.

Źródło : Fizyczne listy przeglądowe, t. Bringman i in.