Наука: Наука и техника: sololaki

Физики предложили новую гипотезу, согласно которой темная материя появилась в течение чрезвычайно короткой инфляционной фазы, когда размер Вселенной быстро расширялся экспоненциально. Новая модель была опубликована в Physical Review Letters тремя учеными из Техаса в США.

Идея заключается в том, что темная материя образовалась в результате ее взаимодействия с термальной ванной, а ее обилие создавалось путем «вымораживания» или «замораживания». В сценарии с вымораживанием темная материя находится в химическом равновесии с ванной в самые ранние моменты времени.

В сценарии замораживания темная материя никогда не приходит в равновесие с ванной. Такое подавленное взаимодействие между темной материей и термальной ванной может быть следствием взаимодействий в квантовых теориях поля.

При УФ-замораживании температура термальной ванны всегда ниже массы частиц, которые связывают темную материю со Стандартной моделью физики элементарных частиц. (Масса и температура пропорциональны энергии и могут быть связаны через фундаментальные константы.)

Теория инфляции была разработана около 45 лет назад, предполагая период экспоненциально быстрого расширения в очень ранней Вселенной, где Вселенная расширилась примерно в 10 в 26-й степени раз за 10 в степени -36 секунд. После того как инфляция прекратилась, Вселенная продолжила расширяться, хотя и не экспоненциально. Движущая сила инфляции до сих пор неизвестна, хотя космологи называют его инфлатоном — гипотетическим полем, которое охватывает все пространство-время.

В модели WIFI — Warm Inflation via ultraviolet Freeze-In — темная материя создается посредством небольших и редких взаимодействий с частицами в горячей, энергичной среде. Это пока не может быть подтверждено наблюдениями, но ключевая часть сценария — теплая инфляция — будет проверена в течение следующего десятилетия так называемыми экспериментами с космическим микроволновым фоном. Подтверждение теплой инфляции станет значительным шагом для сценария производства темной материи модели WIFI.