Главная Новости Вселенная пережила второй инфляционный период?

Вселенная пережила второй инфляционный период?

Стандартная космология, то есть теория Большого взрыва, включающая в себя гипотезу инфляции, является доминирующей астрофизической моделью нашей Вселенной, передает Альтернативная наука.

Согласно принятой концепции, наблюдаемое пространство «раздулось» из очень горячей, плотной однородной точки. На тот условный момент (времени как такового тоже не существовало) обычные физические законы не действовали.

Впрочем, такой позиции придерживаются не все ученые. Ряд астрофизиков предполагают, что до момента Большого взрыва был некий период времени (или пространства) максимально низких температур. Вещества тогда не было, как и времени и пространствва.

Также считается, что Стандартная модель объясняет многие из наблюдаемых нами физических явлений. Но что, если это не совсем так?

Новая теория физиков из Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США, Национальной лаборатории имени Ферми и Университета Стоуни Брук, предполагает существование более короткого вторичного инфляционного периода, который объясняет существование темной материи.

"В целом, фундаментальная теория природы может объяснить определенные явления, но она не всегда может измерить правильное количество темной материи", - говорит Хьюман Давудиасл, руководитель группы теории высоких энергий Брукхейвенской национальной лаборатории и автор статьи.
"Если у вас окажется слишком мало темной материи, вы можете предположить другой источник, но слишком много - это уже проблема".

Измерить количество темной материи во Вселенной - задача не из легких. Темная она именно потому, что никак не взаимодействует с обычным веществом.

Тем не менее, гравитационные эффекты темной материи дают ученым хорошее представление о примерном ее количестве. По самым оптимальным оценкам, она составляет около четверти всей Вселенной, в то время как обычная материя, - галактики, звезды, планеты — занимают не более 5% космического пространства.

Молодые звезды. Как выглядела юная Вселенная, мы можем только предполагать

Также предполагается, что темная материя доминирует во Вселенной. Физики пока не знают, как подобраться к ней, чтобы «пощупать» и провести эксперименты, доказывающиее ее существование. То есть мы не знаем, что такое темная материя и как она возникла.

Некоторые теории, изящно объясняющие невыясненные странности в физике, например, чрезмерную слабость гравитации по сравнению с другими фундаментальными взаимодействиями, такими, как электромагнитные, сильные ядерные и слабые ядерные силы - предсказывают еще больше темной материи, чем мы предполагаем.

Новая теория решает эту проблему. Давудиасл и его коллеги добавляют еще один в период, когда зарождались пространство и время.

В стандартной космологии экспоненциальное расширение Вселенной началось, возможно, уже через 10-35 секунд после возникновения времени. Взрывное расширение пространства длилось считанные доли секунды, что в итоге привело к образованию горячей Вселенной, за которой последовал период охлаждения, которое продолжается и в настоящее время.

Спустя несколько минут образовались легкие элементы. И в течении этих 2-5 минут могли быть и другие инфляционные интерлюдии, полагает Давудиасл.

"Они не были такими грандиозными или бурными, как начальная стадия, но они могли бы объяснить появление темной материи", - считает астрофизик.

Вначале, когда температура в относительно небольшом объеме пространства превышала миллиарды градусов, частицы темной материи сталкивались друг с другом и аннигилировали при контакте, передавая свою энергию стандартным компонентам материи - электронам и кваркам.

 

По мере расширения и охлаждения Вселенной частицы темной материи встречались друг с другом гораздо реже, то есть скорость аннигиляции не поспевала за скоростью расширения.

Как пишет физик, темная материя взаимодействует очень слабо. Поэтому значительная скорость аннигиляции не может сохраняться при более низких температурах. Количество частиц темной материи как бы «замораживается».

Однако, чем слабее взаимодействие темной материи, то есть чем менее эффективна аннигиляция, тем выше конечное количество частиц темной материи.

Поскольку эксперименты накладывают все более строгие ограничения на силу взаимодействий темной материи, существуют некоторые теории, которые переоценивают количество темной материи во Вселенной.

Чтобы привести теорию в соответствие с наблюдениями, Давудиасл и его коллеги предположили что был еще один инфляционный период, вызванный взаимодействием в "скрытом секторе" физики. Этот второй, более мягкий, период инфляции, характеризуется появлением первобытных частиц и, соответственно, барионного вещества. При этом плотность темной материи фактически не изменилась со времен инфляции.

"Вселенная может управляться не стандартным образом, как мы думаем, - утверждает ученый. - Нам не нужно строить что-то сложное. Мы показали, как с помощью простой модели достичь такого короткого периода инфляции в ранней Вселенной и учесть то количество темной материи, которое, как мы считаем, есть на самом деле".

Доказать теорию - совсем другое дело. Давудиасл говорит, что, возможно, существует способ поиска хотя бы самых слабых взаимодействий между "скрытым сектором" и обычной материей.

"Если этот вторичный инфляционный период имел место, то он мог бы характеризоваться энергиями в пределах досягаемости экспериментов на таких ускорителях, таких, как Релятивистский коллайдер тяжелых ионов и Большой адронный коллайдер", - полагает он.