Через хвилину після Великого вибуху невідомий "поштовх" створив темну матерію, — вчені

Нове дослідження висуває гіпотезу про те, що на ранньому етапі існування Всесвіту стався таємничий "поштовх", унаслідок якого виник дисбаланс. Про це повідомляє LiveScience.

Результатом дисбалансу стало утворення більшої кількості матерії, ніж антиречовини. І це також могло призвести до появи темної матерії, яка має гравітацію, але не взаємодіє зі світлом.

Досі вчені не знають, що таке темна матерія, але переконані в її існуванні. Темна матерія займає майже 80% усієї матерії у Всесвіті, що набагато перевищує кількість спостережуваних нами зірок, галактик, пилу і газу.

І хоча темна матерія, безумовно, є важковаговиком у Всесвіті, вона не є домінантною. Як правило, у фізиці, коли один процес домінує у взаємодії, він здобуває абсолютну перемогу. Якщо в гру не вступає інший фактор, дві сили, що конкурують між собою, рідко врівноважуються.

Наприклад, коли сили гравітації та електромагнетизму конкурують всередині гігантської зірки, у кінцевому підсумку гравітація завжди перемагає, і тоді зірка колапсує. Той факт, що темна матерія займає 80% маси Всесвіту, а не 99,99999%, водночас, звичайна матерія складає 20%, а не нуль, здається фізикам дивним.

Проблема посилюється теорією про те, що утворення звичайної матерії і темної не мали нічого спільного. Учені не мають ні найменшого уявлення про те, як темна матерія виникла в ранньому Всесвіті, але чим би вони не була, наразі вона виходить за рамки відомої фізики.

За словами фізиків, у надзвичайно ранньому Всесвіті звичайна матерія могла перебувати в ідеальному балансі з антиречовиною (із протилежним електричним зарядом). Але в якийсь момент, можливо, приблизно за хвилину після Великого вибуху, баланс між матерією та антиречовиною порушився. Звичайна матерія затопила Всесвіт, залишивши антиречовину в меншості.

З одного боку, масове порушення симетрії призвело до перемоги речовини над антиречовиною. З іншого боку, вснує абсолютно загадкова подія, яка призвела до того, що темна матерія стала домінантною, але не наддомінантною формою матерії у Всесвіті. Можливо, ці два процеси були повʼязані між собою, і народження темної матерії було результатом перемоги.

У своєму новому дослідженні автори покладаються на те, що називається симетрією баріонів числа. Ядерна фізика — це сімейство елементарних частинок, що складаються з трьох кварків, таких як протони, нейтрони та інші. Симетрія полягає в тому, що баріонне число ніколи не змінюється. Така ж симетрія зберігається і в реакціях за участю антикварків.

Ця симетрія панує у всіх експериментах у сучасному Всесвіті, але, можливо, вона була порушена в ранньому космосі.

У фізиці кожен раз, коли порушується природна симетрія, зʼявляється новий вид часток, відомий як бозон Ґолдстоуна, він завжди зʼявляється в моделях, які відчувають спонтанне порушення симетрії.

Можливо, темна матерія — це свого роду бозон Ґолдстоуна, повʼязаний з порушенням симетрії баріонних чисел у ранньому космосі, припускають автори дослідження.

У проведених експериментах, симетрія баріонного числа ніколи не порушувалася, але щось захопливе мало відбутися в ранньому Всесвіті. За словами авторів, подія була жорсткою, але недовгою, унаслідок якої була знищена майже вся антиречовина. Симетрія баріонного числа порушилася, і зʼявився новий бозон Ґолдстоуна.

Під час цього невідомого "поштовху" Всесвіт виявився затопленим частинками темної матерії. Але потім умови, які призвели до порушення симетрії, зникли. Всесвіт повернувся до свого попереднього стану, але темна матерія все ж залишилася.

Після тієї епічної першої хвилини, у Всесвіт повернулася симетрія, а темна матерія зникла в тіні, щоб більше ніколи не взаємодіяти зі звичайною матерією.

Нова модель не передбачає точного поділу 80/20 між темною та звичайною матерією, але говорить про те, що баланс між ними зберігається завдяки тому, що вони виникли унаслідок однієї й тієї ж події.

Ідея є досить оригінальною, але все ж не пояснює, як саме сталося раннє порушення симетрії.