Тъмната материя озадачава физиците от близо век и тихо оформя невидимата рамка на нашата Вселена. Невидима, но важна, тя осигурява гравитацията, необходима за задържане на галактиките заедно, като определя тяхното движение и структура. Около 85% от цялата материя във Вселената остава скрита и не може да бъде открита дори с най-добрите съвременни технологии. Забележително е, че учените подозират, че тази мистериозна материя може да е съществувала още преди Големия взрив.

През 30-те години на миналия век изследователите за пръв път забелязват странности в движението на галактиките, което навежда на мисълта, че нещо невидимо е упражнявало гравитационно привличане. Десетилетия по-късно проучванията на космическия микровълнов фон - продължителното излъчване от зараждането на Вселената - потвърждават значението на тъмната материя за формирането на космическата еволюция.

Ключово проучване, проведено през 2018 г. от инициативата „Планк“, разкри, че тъмната материя съставлява около 27% от общата енергия на Вселената. За сравнение обикновената материя - тази, от която са съставени планетите, звездите и ние - съставлява едва 5%.

Учените от десетилетия се опитват да разберат какво може да представлява тъмната материя. Суперсиметрията, популярна теория във физиката на елементарните частици, предлага „партньорска“ частица за всяка позната частица, която потенциално може да даде сведения за идентичността на тъмната материя.

От тази теория слабо взаимодействащите масивни частици, или WIMP, се превърнаха във водещи кандидати за тъмна материя. Тези хипотетични частици почти не взаимодействат с обикновената материя, но експерименти под земята и в ускорители на частици биха могли да ги открият.

Въпреки значителните усилия WIMP остават неуловими. Някои експерименти съобщават за сигнали, които вероятно са свързани с тъмната материя, но тези открития са противоречиви. Мощните сблъсъци на частици в Големия адронен колайдер също се оказаха безплодни - не бяха открити никакви следи от предсказаните SUSY частици. При тази липса на доказателства най-простите теории, основани на WIMP, вече са подложени на сериозни съмнения.

Една такава новаторска идея е Теорията за Тъмния голям взрив (DBB), предложена през 2023 г. от Катрин Фриз и Мартин Уинклер от Тексаския университет в Остин. За разлика от конвенционалния Голям взрив, който обяснява раждането на обикновената материя, DBB предполага, че тъмната материя е възникнала от отделно събитие.

Този втори Голям взрив, настъпил някъде след първия, би генерирал тъмна материя чрез разпадането на квантово поле, уловено в състояние на фалшив вакуум. В този модел ранната вселена се състои от два сектора: видимия сектор, изпълнен с познатите частици и сили, и тъмен сектор, който остава студен и отделен. В крайна сметка тъмният сектор претърпя собствен фазов преход, аналогичен на горещия Голям взрив на видимия сектор.

Този преход създава термична баня от тъмни частици, управлявана от уникален набор от физически закони. Моделът DBB е особено гъвкав, тъй като може да поеме широк диапазон от маси на частици тъмна материя - от много леки до доста тежки.

Неотдавнашният анализ на Козмин Илие, асистент по физика и астрономия в университета Колгейт, и Ричард Кейси, студент по физика, доуточнява теорията за DBB. Тяхното изследване проучва нови пространства от параметри за тунелното поле на тъмния сектор, като идентифицира сценарии, които съответстват на съществуващите космологични наблюдения.

„Откриването на гравитационни вълни, генерирани от Тъмния голям взрив, може да предостави решаващи доказателства за тази нова теория за тъмната материя“, казва Илие. Подобно откриване би било новаторско, предлагайки първото пряко доказателство за различния произход на тъмната материя.

Отвъд своите последици за тъмната материя DBB теорията предлага нова гледна точка към ранната вселена. Традиционно космологията работи при предположението, че цялата материя, тъмна или друга, е възникнала от едно и също събитие.

Идеята за вселена с двоен произход оспорва това схващане, предполагайки по-сложно взаимодействие на сили и полета в ранна детска възраст на Вселената. Ако бъде потвърден, моделът DBB може да промени нашето разбиране за космическата еволюция от образуването на първите галактики до мащабната структура на Вселената.

Снимка: Unsplash

Виж още: Свежа салата, препечени филийки и усмивки са част от менюто на този китайски робот готвач (ВИДЕО)