Проучванията показват, че общото количество тъмна материя във Вселената днес е приблизително пет пъти по-голямо от това на обикновената материя, наричана още барионна. Причините за този значително по-висок дял на тъмната материя обаче остават неясни. Този изследователски въпрос без отговор е известен като проблем на космическия шанс.
Всъщност две съдбоносни асиметрии вълнуват физиците, които сякаш са съвсем отделни неща:
- 85% от цялата материя във Вселената се състои от тъмна материя, останалото е обикновена (барионна) материя.
- Във Вселената има много повече материя от антиматерия (така наречената барионна асиметрия)
Големият въпрос е: свързани ли са помежду си?
Трима физици И-Пън У (Yi-Peng Wu), Елена Пинети (Elena Pinetti) и Джоузеф Силк (Joseph Silk) от Лаборатория по теоретична и физика на високите енергии (Laboratoire de Physique Théorique et Hautes Energies) и Сорбоната, Националната ускорителна лаборатория "Ферми" и Института по астрофизика, Париж, мислят така.
Това, което те разглеждат напоследък, „проблемът на космическия шанс“ (Cosmic Coincidence Problem), който се върти около съотношенията на обикновената и тъмната материя, 15% срещу 85%. Макар че това е ясна разлика, тя не е повече от порядък. Защо не е 0,1% срещу 99,9% или дори по-голяма разлика? Защо се различават толкова малко? И също така да вземем тъмната енергия, загадъчната сила ускорено разширяваща Вселената, защо тя е само един порядък от обикновената енергия (70% от цялата енергия или ρde/ρdm∼O(1))? Защо всички тези сили сега са толкова близо една до друга (вижте илюстрацията по-долу).
 Логаритмична графика на плътността на тъмната енергия и плътността на материята спрямо мащабния фактор на Вселената. Кредит:Wu, Pinetti & Silk. |
Това е проблемът на космическия шанс, който е свързан с антропния принцип, който гласи, че нямаше да сме тук, ако отношенията във Вселената бяха нещо друго - ergo: съществува тясна връзка между нашето човечество и свойствата на Вселената. У, Пинети и Силк сега са се опитали да се справят с този проблем и в тяхната експертна статия, публикувана в Physical Review Letters, те откриват връзка между количеството тъмна материя във Вселената и бариогенезата, процесът в ранната Вселена, довел до барионна асиметрия.
Тримата изследователи смятат, че тъмната материя (отчасти) се състои от първични черни дупки (PBH - primordial black holes), които са черни дупки, възникнали в екстремни условия на най-ранната Вселена. Наблюденията на гравитационните вълни от LIGO и Virgo от 2015 г., показват, че в далечната ранна Вселена има звездни черни дупки, които са значително по-масивни от това, което предвиждат моделите. Първичните черни дупки могат да бъдат решение, те могат да бъдат много по-тежки от черните дупки, които възникват от еволюцията на масивни звезди.
Пример за корелационна функция между плътностите на барионите и първичните черни дупки. Кредит: Wu, Pinetti & Silk.
У, Пинети и Силк смятат, че тогава е възникнала определена форма на инфлация, която те наричат ултра-бавна инфлация, експанзия, която произвежда не само барионната асиметрия, но и първичните черни дупки.
По време на този конкретен период на инфлация една скаларна частица трябва да е служила като източник на енергия (бозонът на Хигс е вид скаларна частица) и тази частица е в основата както на барионите, така и на първичните черни дупки, така че има ясна връзка между двете (показани на илюстрацията по-горе), което обяснява проблема с космическия шанс.
Предишни изследвания показват, че Вселената не съдържа обикновена антиматерия. Това е така, защото тази обикновена антиматерия е унищожена с еднакво количество материя в първите дни на Вселената.
„Останалата материя образува звезди и галактики“, обяснява И-Пън У. „Протоните и неутроните, общо наричани бариони, и нетното барионно число определя количествено излишъка на обикновената материя (бариони) над антиматерията (антибариони)“.
В неотдавнашната си статия У, Пинети и Силк представят първата теория, която ясно изчислява корелационната функция между плътностите на барионите и тъмна материя, свързани с първичните черни дупки.
В бъдеще тяхната теория може да вдъхнови разработването на нови експериментални процедури и проекти, които могат да се използват за търсене на тъмна материя във Вселената.
Справка:
Cosmic Coincidences of Primordial-Black-Hole Dark Matter
Yi-Peng Wu, Elena Pinetti, and Joseph Silk
Phys. Rev. Lett. 128, 031102 – Published 20 January 2022
Източник: Theory shows baryogenesis requirement could drive the contribution of primordial black holes to dark matter
Ingrid Fadelli , Phys.org
Още по темата
Космос
Едно и също ли са черните дупки и тъмната материя? Астрофизиците променят обясненията на учебниците
Космос
Част от липсващата материя на Вселената е намерена с помощта на "Много големия телескоп"
Космос
Дали първичните черни дупки са породени от бебета вселени от мултивселената?
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари