Новая теория происхождения темной материи: гипотеза сверхпроводящего состояния

Природа темной материи, невидимого вещества, влияющего на движение звезд и галактик, остается одной из главных загадок для науки. Ученые из Дартмутского колледжа представили новаторскую концепцию, предполагающую, что темная материя могла обладать свойствами, схожими со сверхпроводниками, согласно исследованию, опубликованному в журнале Physical Review Letters.

От безмассовых частиц к темной материи

Согласно новой гипотезе, в первые мгновения после Большого взрыва темная материя представляла собой горячий "суп" из быстрых, легких и безмассовых частиц. По мере расширения и охлаждения космоса эти частицы начали объединяться в пары, подобно тому, как это происходит с электронами в сверхпроводниках. Этот процесс существенно изменил их характеристики: частицы приобрели массу, замедлились и сформировали невидимую субстанцию, удерживающую галактические структуры. Предполагается, что оставшаяся часть частиц в фоновом состоянии могла стать причиной возникновения черной энергии.

Сверхпроводимость как альтернатива WIMP

Традиционно одним из основных кандидатов на роль темной материи считались WIMP – гипотетические массивные частицы с очень слабым взаимодействием с обычной материей. Однако многочисленные эксперименты на коллайдерах не смогли подтвердить их существование. В связи с этим физики Гуанмин Лян и Роберт Колдвелл обратились к области физики конденсированных сред. Они взяли за основу явление сверхпроводимости, при котором электроны в материале при низких температурах объединяются в пары, позволяя току проходить без сопротивления. Исследователи допустили, что аналогичный процесс мог происходить с частицами темной материи на ранних этапах эволюции Вселенной. Эта модель потенциально может объяснить наблюдаемое более быстрое движение звезд на периферии галактик, чем предсказывают расчеты без учета темной материи.

Проверка гипотезы и будущие исследования

Представленная модель является теоретическим предположением, которое, тем не менее, поддается проверке. Особенности образовавшихся пар темной материи могут оставить следы в реликтовом излучении – свете, сохранившемся с эпохи, когда Вселенной было около 380 000 лет. Авторы исследования признают высокую вероятность того, что их первоначальные выводы могут быть ошибочными, но подчеркивают важность нестандартных подходов к решению данной проблемы. "Разгадка тайны темной материи требует использования всех доступных инструментов, от квантовой физики до астрофизики", – заключают они.