Тъмната материя може да се поражда от обикновената материя
Тъмната материя, едно от най-странните субстанции във Вселената, просто стана по-странна. Оказва се, че този тайнствен (и невидим) материал може да се развъжда посредством преобразяване на друга „ елементарна “ материя в по-тъмна материя, като някакъв тип галактически лед-9, оповестяват откривателите в списание Physical Review Letters.
Този вид размножаване се назовава експоненциален напредък и се демонстрира от самото начало в модели на природата, от бактериални колонии до популации от паразитни оси, съгласно предходни проучвания, оповестени в Nature.
„ Просто се чудехме, можеш ли да накараш тъмната материя да пораства експоненциално въз основа на нейното обилие? “, споделя Джошуа Рудърман, физик на обикновените частици от Нюйоркския университет и съавтор на публикацията във Physical Review Letters. „ И ние осъзнахме един елементарен метод да го създадем. “
Тъмната материя е космологична мистерия, откогато именитият швейцарски астроном Фриц Цвики я разказва за първи път в публикация от 1933 година Това е невидимият, недостижим близнак на елементарна или „ барионна “ материя, която сформира всички неща, които можем да забележим във Вселената: Земята, звездите, дърветата и даже хората.
Учените не са сигурни от какво е направена тъмната материя или по какъв начин е зародила, само че знаят, че тя съставлява почти 85% от цялата материя във Вселената, съгласно ЦЕРН. Но в случай че тъмната материя не взаимодейства със светлината и по този начин учените не могат да я видят, по какъв начин могат да схванат, че тъмната материя е толкоз повсеместна?
Тъмната материя разкрива своето битие посредством гравитационните си резултати върху други небесни обекти, като звезди и даже цели галактики. Например, откривателите на НАСА са уловили избрани звездни купове, упражняващи доста по-голяма гравитация, в сравнение с би трябвало да е допустимо въз основа на количеството забележима материя, която съдържат. „ Тези наблюдения не биха имали смисъл и не биха били обясними, без съществуването на тъмна материя “, сподели Кеворк Абазаджиян, космолог от Калифорнийския университет в Ървайн, пред Live Science.
Новият механизъм допуска, че новата тъмна материя идва от елементарна материя. Един прочут по-стар механизъм, наименуван „ заледяване “, твърди, че тъмната материя се е образувала в ранната Вселена, когато всички частици са били смесени в гореща, гъста чорба, наречена „ термална баня “, Адам Грийн, физик от Университета на Сейнт Томас в Минесота, написа в блога ParticleBites.
Според тази доктрина, по-голямата част от тези частици са почнали като тъмна материя, които са били унищожени незабавно щом влязат в контакт с елементарна материя (известен феномен, наименуван анихилация). Обратното на тази теоретична реакция, при която тъмната материя замества изобилната елементарна материя в ранната Вселена, е известна като „ заледяване “.
Рудърман и неговите съавтори доведоха модела на заледяване до прекаленост. Те допускат, че изначало естествената материя е превъзхождала доста тъмната материя – само че това стартира да се трансформира доста бързо. Когато парченце тъмна материя влезе в контакт с друга парченце, тя унищожава другата парченце и вместо нея се появяват две частици тъмна материя. Това е сходно на метода, по който други фундаментални частици, като позитрони и електрони, се анихилират един различен, с цел да произведат два фотона.
За разлика от механизма за заледяване, този модел създава тъмна материя с експоненциална, а не логаритмична (или последователно забавяща) скорост. „ Това е изцяло друг механизъм. И е забавно да се изследва “, сподели Абазаджиян, който не е взел участие в изследването.
Ако това в действителност е същинският механизъм, той предлага солидно пояснение за актуалното съответствие шест към едно на тъмната материя към елементарната материя.
Но в случай че тъмната материя трансформира всичко останало в по-тъмна материя, значи ли това, че цялата галактика е обречена да се трансформира в едно огромно леке от тъмна материя?
Не е наложително. „ Ако продължи прекомерно дълго, ще се окаже, че имаме галактика с доста повече тъмна материя спрямо това, което в този момент виждаме в нашата галактика “, споделя Рудърман. Но има една специфичност – новият механизъм работи единствено при извънредно висока температура. С охлаждането на Вселената, изяснява Рудърман, реакцията стопира и количеството тъмна материя става закрепено.
„ Това е универсално свойство на равновесието. “ Въпреки това, моделът на експоненциален напредък остава единствено един от няколкото вероятни механизма за пояснение на тъмната материя. „ В момента “, сподели Рудърман, „ имаме повече въпроси, в сравнение с отговори. “
