Через минуту после Большого взрыва неизвестный "толчок" создал темную материю, – ученые

Новое исследование выдвигает гипотезу о том, что на раннем этапе существования Вселенной произошел таинственный "толчок", в результате которого возник дисбаланс. Об этом сообщает LiveScience.

Результатом дисбаланса стало образование большего количества материи, чем антивещества. И это также могло привести к появлению темной материи, которая имеет гравитацию, но не взаимодействует со светом.

До сих пор ученые не знают, что такое темная материя, но убеждены в ее существовании. Темная материя составляет около 80% всей материи во Вселенной, что намного превышает количество наблюдаемых нами звезд, галактик, пыли и газа.

И хотя темная материя, безусловно, является тяжеловесом во Вселенной, она не является доминирующей. Как правило, в физике, когда один процесс доминирует во взаимодействии, он одерживает абсолютную победу. Если в игру не вступает другой фактор, две конкурирующие силы редко уравновешиваются.

Например, когда силы гравитации и электромагнетизма конкурируют внутри гигантской звезды, в конечном итоге гравитация всегда побеждает, и тогда звезда коллапсирует. Тот факт, что темная материя составляет 80% массы Вселенной, а не 99,99999%, в это же время, обычная материя составляет 20%, а не ноль, кажется физикам странным.

Проблема усугубляется теорией о том, что образование обычной материи и темной не имели ничего общего друг с другом. Ученые не имеют ни малейшего представления о том, как темная материя возникла в ранней Вселенной, но чем бы они ни была, в настоящее время она выходит за рамки известной физики.

По словам физиков, в чрезвычайно ранней Вселенной обычная материя могла находиться в идеальном балансе с антивеществом (с противоположным электрическим зарядом). Но в какой-то момент, возможно, спустя меньше минуты после Большого взрыва, баланс между материей и антивеществом сдвинулся. Обычная материя затопила Вселенную, оставив антивещество в меньшинстве.

С одной стороны, массовое нарушение симметрии привело к победе вещества над антивеществом. С другой стороны, есть совершенно загадочное событие, которое привело к тому, что темная материя стала доминирующей, но не сверхдоминантной формой материи во Вселенной. Возможно, эти два процесса были связаны между собой, и рождение темной материи было результатом победы.

В своем новом исследовании авторы полагаются на то, что называется симметрией барионного числа. Барионы – это семейство элементарных частиц, состоящих из трех кварков, таких как протоны, нейтроны и другие. Симметрия заключается в том, что барионное число никогда не меняется. Такая же симметрия сохраняется и в реакциях с участием антикварков.

Эта симметрия царит во всех экспериментах в современной Вселенной, но должно быть она была нарушена в раннем космосе.

В физике каждый раз, когда нарушается природная симметрия, появляется новый вид частиц, известный как Голдстоуновский бозон, он всегда появляется в моделях, испытывающих спонтанное нарушение симметрии.

Возможно, темная материя – это своего рода Голдстоуновский бозон, связанный с нарушением симметрии барионных чисел в раннем космосе, предполагают авторы исследования.

В проводимых экспериментах, симметрия барионного числа никогда не нарушалась, но нечто захватывающее должно было произойти в ранней Вселенной. По словам авторов, событие было жестким, но недолгим, в результате которого было уничтожено почти все антивещество. Симметрия барионного числа нарушилась, и появился новый Голдстоуновский бозон.

Во время этого неизвестного "толчка" Вселенная оказалась затопленной частицами темной материи. Но затем условия, которые привели к нарушению симметрии, исчезли. Вселенная вернулась к своему прежнему состоянию, но темная материя все же осталась.

После той эпической первой минуты, во Вселенную вернулась симметрия, а темная материя скрылась в тени, чтобы больше никогда не взаимодействовать с обычной материей.

Новая модель не предсказывает точного разделения 80/20 между темной и обычной материей, но говорит о том, что баланс между ними сохраняется благодаря тому, что они возникли в результате одного и того же события.

Идея является достаточно оригинальной, но все же не объясняет, как именно произошло раннее нарушение симметрии.