Американский физик Стефано Профумо из Калифорнийского университета в Санта-Крузе предложил две новаторские гипотезы, которые могут раскрыть природу темной материи — загадочного вещества, составляющего до 80% массы Вселенной. Его работа, опубликованная в журнале Physical Review D, рассматривает возможность существования «темной» копии нашей Вселенной или спонтанного появления темной материи в процессе космического расширения.

Гипотеза 1: «Темная» копия Вселенной

Первая теория предполагает существование скрытого сектора — параллельной Вселенной, где действуют физические законы, схожие с нашими, но с иными частицами и силами. В этой «темной» версии могут существовать аналоги кварков и глюонов, которые формируют тяжелые темные барионы. В ранней Вселенной эти частицы могли сжиматься в сверхплотные объекты, напоминающие микроскопические черные дыры. Такие объекты почти не взаимодействуют с обычной материей, за исключением гравитационного воздействия, что делает их невидимыми для современных приборов. Эта гипотеза предлагает объяснение, почему темная материя остаётся неуловимой, несмотря на её значительную роль в формировании галактик.

Гипотеза 2: Темная материя из расширения пространства

Вторая идея Профумо связывает появление темной материи с процессом расширения Вселенной. По его предположению, частицы темной материи могли возникнуть спонтанно, подобно излучению Хокинга, которое рождается у горизонтов событий черных дыр. Расширяющееся пространство само по себе могло породить стабильные частицы, не требующие сложных взаимодействий с другими формами материи. Эта модель не опирается на экзотические физические процессы и предлагает более простое объяснение происхождения темной материи.

Значение новых теорий

«Обе идеи позволяют нам по-новому взглянуть на природу темной материи, не прибегая к стандартным моделям, которые пока не находят экспериментального подтверждения», — отметил Профумо. Традиционные модели, такие как гипотеза о WIMP (слабо взаимодействующих массивных частицах), несмотря на десятилетия исследований, не привели к прямым доказательствам существования темной материи. Новые гипотезы Профумо открывают альтернативные пути для исследований, которые могут быть проверены в будущем с помощью косвенных наблюдений, таких как изучение гравитационных эффектов или аномалий в космическом микроволновом фоне.

Почему темная материя важна?

Темная материя составляет около 27% массы-энергии Вселенной, влияя на формирование галактик и их движение. Она не излучает и не поглощает свет, что делает её обнаружение крайне сложным. Учёные фиксируют её присутствие только через гравитационные эффекты, такие как удержание галактик от распада или искривление света от далёких звёзд. Новые гипотезы Профумо могут направить исследования в сторону более точных методов обнаружения, включая анализ космологических данных или разработку новых экспериментов.

Итоги

Теории Стефано Профумо предлагают свежий взгляд на природу темной материи, выдвигая идеи о параллельной «темной» Вселенной и спонтанном рождении частиц в процессе космического расширения. Эти гипотезы пока не подтверждены экспериментально, но они расширяют границы нашего понимания Вселенной и стимулируют поиск новых способов изучения её загадок. В будущем учёные надеются проверить эти идеи с помощью наблюдений за гравитационными волнами, космическим излучением или другими космологическими явлениями.