Появилась новая модель ранней Вселенной, согласно которой гравитон — квантово-механический носитель силы тяжести — распространился в космосе еще до того, как появилась материя.
Авторы новой работы заявили, что их новое предположение поможет соединить две главные загадки в современной космологии: природу темной материи и историю космической инфляции.
Многие космологи считают, что, когда Вселенная была молодой (то есть возрастом менее доли секунды), она пережила период невероятно быстрого расширения, его называют инфляцией. Эта инфляционная эпоха серьезно повлияла на будущую эволюцию Вселенной, так как положила начало для развития звезд, галактик и скоплений. До сих пор неизвестно, из-за чего произошла инфляция, сколько она длилась и почему прекратилась.
Когда инфляция закончилась, она вызвала появление всех известных частиц. Предположительно, после этого же события появилась темная материя. Космологи не знают наверняка, из чего состоит темная материя, но есть много свидетельств того, что это неизвестный вид частиц. Что бы это ни было, на его долю приходится более 80% всей материи во Вселенной.
Ученые из Института физики в Хельсинки предложили новый механизм генерации большого количества темной материи в ранней Вселенной. И он основан только на гравитации. По мнению авторов, инфлатон и темная материя не взаимодействуют друг с другом, поэтому частица темной материи не образуется обычным способом в конце инфляции.
Гипотетическая частица инфлатон считалась ответственной за быстрое расширение Вселенной. Предполагалось, что, как и бозон Хиггса, она слишком незаметна для прямого наблюдения. Высказывалась даже гипотеза, что бозон Хиггса — это и есть инфлатон. Но когда в 2012 году бозон Хиггса наконец разглядели во время экспериментов на европейском ускорителе, он оказался слишком тяжелым, говорит Марцин Хшоншч из Польской академии наук. Поэтому ученые искали нечто похожее, но с меньшей массой.
Авторы работы исследовали поведение инфлатона прямо перед его распадом. В конце инфляции, прямо перед тем, как он исчезнет и породит огромное количество частиц нашей Вселенной.
Авторы выяснили, что когда гравитон появляется при взаимодействии частиц, то он обеспечивает каналы для распада инфлатона на частицы темной материи. Тогда эти частицы темной материи уже присутствовали бы во Вселенной до того, как появилась остальная материя. Большинство физиков полагает, что гравитон, как и фотон — безмассовая частица, поэтому гравитация распространяется неограниченно по всей Вселенной.
По словам авторов, этот механизм работает только тогда, когда пространство делает что-то интенсивное, например, быстро расширяется во время инфляции.
Читать далее
Спустя десять лет работы ученые усомнились в стандартной модели физики
Внутри Земли есть еще «планета»: как она спасла зарождающуюся жизнь
Старые клетки перепрограммировали, и они стали моложе на 30 лет: как это работает