Астрофизики из США выдвинули гипотезу, объясняющую природу тёмной материи, которая составляет около 26,8% массы Вселенной. Согласно их математическим моделям, тёмная материя могла сформироваться в ранней Вселенной из безмассовых частиц, которые, теряя энергию, конденсировались в холодные и тяжёлые сгустки. Уникальность теории в том, что её можно проверить, изучив реликтовое излучение, сохранившееся с момента Большого взрыва.

Фото: Ralf Kaehler/SLAC National Accelerator Laboratory, American Museum of Natural History

«Изначально тёмная материя существовала в виде почти безмассовых частиц, похожих на свет, — пояснил Роберт Колдуэлл из Дартмутского колледжа, ведущий автор исследования. — Это противоречит традиционным представлениям о тёмной материи как о холодных сгустках, придающих массу галактикам». Ученые предполагают, что после Большого взрыва высокоэнергетические частицы, подобные фотонам, сталкивались и объединялись в пары благодаря притяжению, вызванному противоположными спинами.

По мере охлаждения Вселенной дисбаланс спинов приводил к резкому снижению энергии частиц, подобно конденсации пара в воду. В результате образовались тяжёлые, холодные частицы, которые и стали тёмной материей. Исследователи сравнивают этот процесс с образованием куперовских пар электронов в сверхпроводниках, где два электрона объединяются при низких температурах, обеспечивая проводимость без сопротивления.

Модель объясняет, почему плотность энергии Вселенной резко снизилась с момента её расширения, а плотность массы, наоборот, увеличилась. «Наша теория проста и опирается на известные физические процессы, — отметил соавтор исследования Лян Гуанмин. — Холодные частицы тёмной материи почти не создают давления, и их можно обнаружить на фоне реликтового излучения».

Ученые подчёркивают, что гипотеза проверяема с помощью существующих астрономических данных, включая анализ реликтового излучения, который проводят крупные научные проекты.