новости космоса
9277 10
10 апреля 2022 20:53:22

Является ли происхождение темной материи самой гравитацией?

Новая модель очень ранней Вселенной предполагает, что гравитон, квантово-механический носитель силы гравитации, наводнил космос темной материей еще до того, как нормальная материя получила возможность зародиться.

Это предложение может стать способом связать две самые большие нерешенные загадки в современной космологии: природу темной материи и историю космической инфляции.

Многие космологи считают, что когда Вселенная была невероятно молода (то есть имела возраст менее доли секунды), она пережила период невероятно быстрого расширения, известный как инфляция. Эта инфляционная эпоха имела решающее значение для будущей эволюции Вселенной, поскольку невероятное расширение превратило микроскопические квантовые флуктуации пространства-времени в семена, которые однажды станут звездами, галактиками и скоплениями.

Само событие инфляции довольно загадочно. Например, космологи не знают, что вызвало инфляцию, что привело ее в движение, как долго она длилась и когда выключилась). Но эта общая картина - единственная, которая может объяснить закономерности, обнаруженные в космическом микроволновом фоне (картина послесвечения, сформировавшаяся, когда Вселенной было 380 000 лет) и крупномасштабное распределение материи во Вселенной. Статистика этих закономерностей совпадает с тем, что мы видим в квантовых флуктуациях, что дает космологам уверенность, необходимую для выдвижения гипотезы о существовании связи.

В конце инфляции космос стал намного больше, чем был до нее. Но он также был гораздо более пустым, поскольку все содержимое, которое ранее было во Вселенной, было просто выброшено далеко друг от друга. Оставалась только одна вещь: то, что привело в движение инфляцию в самом начале, но в конце концов выдохлось. Космологи называют эту движущую силу "инфлатоном" и считают, что это было квантовое поле, пропитавшее все пространство.

Когда инфляция закончилась, инфлатон распался, наполнив Вселенную разнообразными частицами, которые мы видим в настоящее время. Во многих отношениях инфляция была "настоящим" Большим взрывом. Если вы представляете себе пустую Вселенную, внезапно наполненную взрывом частиц, то это именно она.

Безмолвная темная материя

Когда инфляция закончилась, это привело к созданию всех известных частиц. Поэтому, предположительно, это же событие породило и темную материю. Космологи не уверены, из чего состоит темная материя, но обилие свидетельств говорит о том, что это какой-то новый, неизвестный вид частиц. Чем бы ни была эта частица, на ее долю приходится более 80% всей материи во Вселенной.

Физики потратили десятилетия на безуспешные поиски любых намеков на прямое взаимодействие между частицами темной материи и обычной материей. Если темная материя действительно является частицей, то ей очень, очень не нравится общаться с нормальной материей. Это необнаружение темной материи весьма раздражает историю инфляции, потому что если темная материя не разговаривает с нормальной материей, то нет причин, по которым инфлатон должен создавать темную материю наряду с нормальной материей в ранней Вселенной.

Сегодня пара физиков из Хельсинкского института физики предложила новый механизм для создания большого количества темной материи в ранней Вселенной, даже если инфлатон не любит создавать темную материю. И этот новый механизм опирается исключительно на гравитацию.

Этот механизм, который физики изложили в статье в базе данных препринтов arXiv, предполагает, что инфлатон и темная материя не разговаривают друг с другом, поэтому частицы темной материи не образуются обычным способом в конце инфляции.

Вместо этого исследователи изучили поведение инфлатона непосредственно перед его распадом. В конце инфляции, перед тем как инфлатон распадется и породит зоопарк частиц нашей Вселенной, инфлатон перемещается по космосу, как мяч, который только что скатился с крутого склона, но еще не успокоился.

Космологи называют этот этап фазой предварительного нагрева распада инфлатона, и он может породить некоторые сумасшедшие физические явления. Например, на этом коротком этапе важную роль может сыграть сама гравитация, позволяющая инфлатону соединиться с частицей темной материи. В этом случае гравитация принимает форму своего предполагаемого носителя квантово-механической силы - гравитона. Обычно гравитон не участвует в реакциях частиц, но физики нашли способ его появления в фазе предварительного нагрева в конце инфляции.

Пара обнаружила, что когда гравитон появляется во взаимодействии частиц в эту эпоху, он может обеспечить каналы для распада инфлатона на частицы темной материи. Эти частицы темной материи уже присутствовали бы во Вселенной до того, как остальная нормальная материя последовала бы их примеру, когда инфлатон окончательно исчезнет.

Этот механизм работает только тогда, когда пространство делает что-то интересное, например, быстро расширяется во время инфляции. И вот, когда инфляция окончательно испортила способность Вселенной к творчеству, частицы темной материи исчезли.

Физики настроили свою модель так, чтобы создать нужное количество темной материи, которое требуется для наблюдений за космосом. Однако это все еще теоретическая работа. Самое главное, физики не совсем уверены в том, как гравитация взаимодействует с частицами. Это режим квантовой гравитации, теории сильной гравитации на малых масштабах, которая в настоящее время является священным граалем современной физики. Поэтому для своей работы соавторы статьи должны были сделать много предположений о том, как гравитация действует в таких масштабах.

Тем не менее, идея интересна, поскольку она дает возможность ранней Вселенной произвести значительное количество темной материи, и чтобы эта темная материя (по существу) никогда больше не общалась с нормальной материей.


(Добавил: RoboAstroNews)

комментарии
1
itatel109 · 10-04-2022

Что-то не видно в представленной модели роли бозона Хиггса

2
Stan54 · 10-04-2022

А почему "тёмная" материя, а не "прозрачная" материя?
Это же пустые стеклянные банки корпускул пространства. Банка имеет собственный вес. Кроме веса продукта, который налит внутрь банки.

3
Leonid3182 · 11-04-2022

Вот он, флогистон современной физики!
Тёмная материя вечна, как и любовь, только партнёры меняются :-))

4
vozmozhno31 · 11-04-2022

кстати о любви.
статься довольно обезличена, а хотелось бы узнать подробнее про 2 раза упомянутую пару. 👬

5
Stan54 · 11-04-2022

Фейсбук уже третий раз за этот год блокирует меня из-за постов о любви (правда, однополой), помечая причину блокировки "ненависть"!
👬

6
Dalinger44 · 11-04-2022

Может быть вещество, пространство и гравитация это все формы одного и того-же? А темная материя, так сказать более "плотное" пространство? А темная энергия - что то вроде упругости пространства?

7
Teddy84 · 11-04-2022

А почему "тёмная" материя?
*
Потому, что этот термин вернее отражает сумерки сознания.

8
Teddy84 · 11-04-2022

Что-то не видно в представленной модели роли бозона Хиггса
*
Мне представляется, что подобные теории создаются по модели шаманов. Люди приходят в состояние транса, не без помощи веществ, потом начинают чревовещать. Когда там почитать, а тем более разобраться в деталях теории бозонов Хиггса. Да и мозг поврежден веществами.

9
pervokursnik84 · 11-04-2022


Кстати, сдается мне, что всплеск в поле гравитации той или иной силы может послужить объяснением появления некого источника гравитации, который соответственно затем начинает подтягивать медленно перемещающуюся материю сильно раскинувшегося облака газа до возникновения в этой определенной локации либо звезды, либо планеты, либо галактики

10
elena184 · 11-04-2022

А что если гравитоны ведут себя как магниты,либо притягиваются,либо отталкиваются?Тогда есть и гравитация(притягивание) и антигравитация (отталкивание)?А поведение и влияние тм зависит от их количества?

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2024. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!