Всесвіт утримує разом невидимий "клей": без нього нас би просто не існувало

Згідно з новою теорією, у перші миті після народження Всесвіту, темна матерія могла існувати у вигляді гарячих, легких, безмасових частинок, які рухалися з величезною швидкістю. У міру охолодження Всесвіту ці частинки стали важкими, повільними та темними. Вони перетворилися на невидимий "клей", який утримує галактики разом. Дослідження опубліковано у журналі Physical Review Letters, пише Popular Mechanics.

Темна матерія не взаємодіє зі світлом, тому залишається невидимою. Вона становить понад 80% всієї матерії у Всесвіті і впливає на звичайну матерію, з якої складаємося ми, планети із зірки, за допомогою гравітації. Саме вона утримує галактики разом і не дозволяє розпастися на частини. Але фізики не знають, чим вона є, хоча спостереження за космосом показали її присутність і вплив.

Зараз вважається, що темна матерія є холодною, важкою та повільною. Але автори дослідження вважають, що на початку історії космосу вона була гарячою, легкою і швидкою. При цьому темної матерії було небагато.

Як же темна матерія стала домінуючим компонентом Всесвіту? Відповідь криється у фізиці надпровідності, вважають вчені. Це явище, у якому електричний струм тече без будь-якого опору. Автори дослідження вважають, що Всесвіт наповнився темною матерією, коли його вік становив лише кілька секунд.

Такого висновку вчені дійшли, звернувшись до фізики конденсованого стану. Це наука про будову речовини. Вона дозволяє зрозуміти, як влаштовані звичні нам об'єкти на субатомному рівні. Також вона вивчає поведінку звичайних речовин в екстремальних умовах, де вони найчастіше виявляють несподівані властивості.

Візьмемо, наприклад, електричний опір. Електрони, що рухаються дротом, стикаються один з одним, через що втрачається енергія. Але якщо охолодити деякі матеріали майже до абсолютного нуля, електрони об'єднуються в пари, утворюючи новий стан матерії. У цьому стані опір повністю зникає, і електричний струм може текти без опору. Це називається надпровідністю.

Згідно з новою теорією, у ранньому Всесвіті темна матерія являла собою гарячу речовину з швидко рухомих безмасових частинок. У міру розширення та охолодження Всесвіту частинки темної матерії подібно до електронів у надпровіднику об'єднувалися в пари. Внаслідок цього процесу частинки темної матерії змінилися і стали важкими і починали рухатися повільно.

У той же час, якщо частинки темної матерії спочатку мають хоча б мізерно малу масу, то не всі вони об'єднуються в пари. Більша їх частина залишається у фоновому стані, заповнюючи собою весь простір-час.

Фізики вважають, що їхню теорію можна перевірити, адже властивості таких пар частинок темної матерії можуть залишити слід у структурі реліктового випромінювання. Це відлуння того часу, коли Всесвіт охолонув, тобто періоду близько 380 000 років після Великого вибуху.

Інші новини науки

• Чорні діри більше цілих галактик: вчені розкрили одну з таємниць темної матерії.