Второй Большой взрыв: сенсационная теория, которая может объяснить происхождение темной материи

Темная материя — одна из самых загадочных субстанций во Вселенной. Она составляет около 85% всей материи, но так и не была обнаружена прямыми методами. Она проявляет себя только через гравитационное взаимодействие с обычной материей, которая образует звезды, планеты и нас с вами. Откуда же взялась темная материя и какова ее природа? Существует множество гипотез, пытающихся ответить на эти вопросы. Одна из самых распространенных — это так называемая холодная темная материя, которая состоит из элементарных частиц, обладающих очень малым сечением рассеяния и движущихся с низкими скоростями. Такие частицы могли бы сформироваться во время Большого взрыва — события, которое дало начало нашей Вселенной около 13,8 миллиардов лет назад. Однако, несмотря на многолетние поиски, такие частицы так и не были зарегистрированы в лабораторных экспериментах или космических наблюдениях.

Но что, если темная материя имеет совершенно другое происхождение, не связанное с Большим взрывом? По крайней мере тем, о котором все привыкли думать. Эту радикальную идею предложили физики Кэтрин Фриз и Мартин Винклер из Университета Техаса в Остине. Они утверждают, что темная материя могла быть порождена во втором, «Темном Большом взрыве», который произошел в течение небольшого срока после первого Большого взрыва.

По их теории, в самом начале Вселенная пережила период инфляции — быстрого расширения пространства, вызванного вакуумной энергией. Затем произошел Горячий Большой взрыв, который завершил инфляцию и превратил вакуумную энергию в горячий плазменный суп из частиц. В этом супе содержались фотоны, лептоны и кварки, из которых состоит наша видимая Вселенная, а также, по стандартной модели, темная материя.

Однако, Фриз и Винклер предполагают, что темная материя не была частью этого супа, а образовалась позже, в результате еще одного Большого взрыва. Этот взрыв был вызван коллапсом ложного вакуума — состояния, в котором поле имеет большую энергию, чем в истинном вакууме. Такой коллапс может произойти, если поле переходит из одного минимума потенциальной энергии в другой, более низкий. При этом высвобождается огромное количество энергии, которая может породить новые частицы.

Фриз и Винклер предполагают, что такой коллапс ложного вакуума произошел в темном секторе — области физики, которая не взаимодействует с нашим сектором, кроме как через гравитацию. В результате этого коллапса возник Темный Большой взрыв, который дал начало темной материи. Эта темная материя состоит из темных атомов, которые, в свою очередь, состоят из темных протонов и темных электронов. Темные протоны и темные электроны имеют огромные массы — порядка 10¹⁵ гигаэлектронвольт, что в триллионы раз больше массы обычных протонов и электронов.

Такая теория имеет несколько преимуществ перед стандартной моделью темной материи. Во-первых, она объясняет, почему темную материю так сложно обнаружить — она существует в отдельном секторе, который не имеет никаких связей с нашим, кроме гравитации. Во-вторых, она предсказывает, что темная материя может образовывать сложные структуры, такие как темные звезды, темные планеты (и, может быть, темную жизнь?). В-третьих, она предлагает возможность проверить свою правдоподобность с помощью существующих и будущих экспериментов.

Одним из таких экспериментов является наблюдение за гравитационными волнами — маленькими колебаниями пространства-времени, которые возникают при сильных гравитационных событиях, таких как столкновения черных дыр или нейтронных звезд. Фриз и Винклер утверждают, что Темный Большой взрыв также мог породить гравитационные волны, которые могут быть зарегистрированы на Земле. Эти волны имеют специфический спектр, который отличается от волн, порожденных обычным Большим взрывом. Таким образом, если мы обнаружим такие волны, мы сможем подтвердить или опровергнуть теорию Темного Большого взрыва.

Другим возможным экспериментом является поиск темных атомов в космосе. Так как темная материя образует гало вокруг галактик, то темные атомы могут встречаться в межзвездном пространстве. Если такой темный атом столкнется с обычной материей, он может вызвать ядерную реакцию, которая будет сопровождаться излучением. Это излучение может быть замечено с помощью специальных детекторов, таких как DAMPE (Dark Matter Particle Explorer) или AMS-02 (Alpha Magnetic Spectrometer).

Теория Темного Большого взрыва — это одна из самых амбициозных и оригинальных идей в космологии. Она открывает новые горизонты для исследования темной материи и ее свойств. Однако, она также сталкивается с серьезными трудностями и вызывает много сомнений и критики со стороны других ученых. Она требует дополнительных доказательств и проверок, которые могут занять много времени и ресурсов. Пока что мы не можем с уверенностью сказать, что темная материя действительно имеет такое экзотическое происхождение, но мы можем быть уверены, что это одна из самых захватывающих и вдохновляющих гипотез, которые когда-либо были предложены в науке.