Вселенную удерживает вместе невидимый "клей": без него нас бы просто не существовало

Согласно новой теории, в первые мгновения после рождения Вселенной, темная материя могла существовать в виде горячих, легких, безмассовых частиц, которые двигались с огромной скоростью. По мере остывания Вселенной эти частицы стали тяжелыми, медленными и темными. Они превратились в невидимый "клей", который удерживает галактики вместе. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, пишет Popular Mechanics.

Темная материя не взаимодействует со светом, а потому остается невидимой. Она составляет более 80% всей материи во Вселенной и оказывает влияние на обычную материю, из которой состоим мы, планеты из звезды, с помощью гравитации. Именно она удерживает галактики вместе и не позволяет им распасться на части. Но физики не знают, что она собой представляет, хотя наблюдения за космосом показали ее присутствие и влияние.

Сейчас считается, что темная материя является холодной, тяжелой и медленной. Но авторы исследования считают, что в самом начале истории космоса она была горячей, легкой и быстрой. При этом темной материи было немного.

Как же темная материя стала доминирующим компонентом Вселенной? Ответ кроется в физике сверхпроводимости, считают ученые. Это явление, при котором электрический ток течет без какого-либо сопротивления. Авторы исследования считают, что Вселенная наполнилась темной материей, когда ее возраст составлял всего несколько секунд.

К такому выводу ученые пришли, обратившись к физике конденсированного состояния. Это наука о строении вещества. Она позволяет понять, как устроены привычные нам объекты на субатомном уровне. Также она изучает поведение обычных веществ в экстремальных условиях, где они зачастую проявляют совершенно неожиданные свойства.

Возьмем, к примеру, электрическое сопротивление. Электроны, движущиеся по проводу, сталкиваются друг с другом, из-за чего теряется энергия. Но, если охладить некоторые материалы почти до абсолютного нуля, электроны объединяются в пары, образуя новое состояние материи. В этом состоянии сопротивление полностью исчезает, и электрический ток может течь без сопротивления. Это явление называется сверхпроводимостью.

Согласно новой теории, в самой ранней Вселенной темная материя представляла собой горячее вещество из быстро движущихся безмассовых частиц. По мере расширения и остывания Вселенной частицы темной материи подобно электронам в сверхпроводнике объединялись в пары. В результате этого процесса частицы темной материи изменились и стали тяжелыми и начинали двигаться медленно.

В то же время, если частицы темной материи изначально обладают хотя бы ничтожно малой массой, то не все они объединяются в пары. Большая их часть остается в фоновом состоянии, заполняя собой все пространство-время.

Физики считают, что их теорию можно проверить, ведь свойства таких пар частиц темной материи могут оставить след в структуре реликтового излучения. Это эхо того времени, когда Вселенная остыла, то есть периода около 380 000 лет после Большого взрыва.

Другие новости науки

• Черные дыры больше целых галактик: ученые раскрыли одну из тайн темной материи.