Темная материя могла появиться в скрытом «зеркальном мире» в начале Вселенной

Два недавних научных изыскания предлагают различные подходы к решению одной из ключевых загадок современной физики: какова элементарная природа тёмной материи?

Научное сообщество накопило убедительные свидетельства в пользу существования этой загадочной субстанции. Её присутствие необходимо для объяснения связи между галактиками и закономерностей их вращения. Однако, природа и, следовательно, свойства частиц тёмной материи остаются неизвестными.

Обе работы исследуют эти вопросы с разных точек зрения, но объединены общей идеей: тёмная материя могла сформироваться естественным образом в условиях ранней Вселенной, а не представлять собой экзотическую частицу, взаимодействующую с обычной материей каким-либо поддающимся обнаружению способом.

Одна из работ рассматривает возможность формирования тёмной материи в скрытом секторе - своего рода "зеркальном мире", имеющем собственные аналоги частиц и взаимодействий. Этот теневой сектор невидим для нас, но подчиняется тем же фундаментальным законам физики, что и известная нам Вселенная.

Эта концепция вдохновлена квантовой хромодинамикой - теорией, описывающей взаимодействие кварков внутри протонов и нейтронов посредством сильного ядерного взаимодействия.

В новой работе сильное взаимодействие воспроизводится в тёмном секторе в виде ограничивающей теории "тёмной квантовой хромодинамики" (ТХД), в которой собственные частицы взаимодействуют, образуя тяжёлые составные частицы, называемые тёмными барионами. При определенных условиях в ранней Вселенной эти тёмные барионы могли стать достаточно плотными и массивными, чтобы под действием собственной гравитации сколлапсировать в ультрамалые, стабильные чёрные дыры или объекты, ведущие себя подобно чёрным дырам.

Эти остатки, подобные чёрным дырам, были бы всего лишь в несколько раз тяжелее массы Планка, но в необходимом количестве могли бы объяснить всю наблюдаемую сегодня тёмную материю. Поскольку они взаимодействовали бы исключительно посредством гравитации, они остались бы совершенно невидимыми для детекторов частиц, но их присутствие формировало бы структуру Вселенной в самых крупных масштабах.

Представленный сценарий предлагает новую, проверяемую модель, основанную на устоявшихся физических принципах, и одновременно развивает давние исследования о том, как фундаментальные теоретические принципы могут помочь объяснить одну из самых больших загадок космологии.

Обратите внимание: В школах отменяют этот предмет с 1 сентября: ученики прыгают до потолка от счастья, учителя негодуют