Американський науковець заявив, що людство ніколи не зможе дослідити увесь Всесвіт

Темна матерія залишається однією з найбільших загадок сучасної космології: її не вдається безпосередньо спостерігати, але її існування виводять із надлишкових гравітаційних ефектів у Всесвіті. Попри численні спроби експериментально зафіксувати «кандидатів» на роль темної матерії, жодна зі стандартних теорій наразі не отримала підтвердження.

Фізик Стефано Профумо з Каліфорнійського університету в Санта-Крус запропонував дві нетривіальні гіпотези щодо походження цієї загадкової субстанції. У першій роботі, опублікованій у травні 2025 року, йдеться про ймовірність існування «дзеркального» Всесвіту, де замість відомих протонів і нейтронів існують їхні темні аналоги. Ці частинки взаємодіють через «приховану» сильну взаємодію, яка не доступна для спостереження в межах Стандартної моделі. За певних умов у ранньому Всесвіті такі частинки могли накопичуватися у великій кількості й формувати чорні діри темної матерії, що взаємодіють із нашою реальністю виключно гравітаційно.

Діаграма, що демонструє генерацію темної матерії на космічному горизонті під час раннього розширення Всесвіту. (Стефано Профумо)

У другій роботі, опублікованій у липні, Профумо пропонує альтернативний механізм виникнення темної матерії. Він припускає, що частинки могли формуватися на межі космічного горизонту — своєрідній «межі» спостережуваного Всесвіту під час стрімкого розширення після Великого вибуху. Згідно з квантовою теорією поля, саме на цьому горизонті під час інфляційного періоду могли виникати квантові флуктуації, які давали початок частинкам темної матерії різної маси.

Обидва підходи базуються на сучасних фізичних теоріях, але не належать до класичних моделей. На думку Профумо, їх можна буде перевірити в майбутніх експериментах. Вчений підкреслює: «Обидва механізми є доволі спекулятивними, але це самостійні й розраховувані сценарії, які не спираються на традиційні моделі, що дедалі частіше зазнають невдач у прямих пошуках».

Наукові статті, в яких викладені ці моделі, були опубліковані у виданні Phys­i­cal Review D. Обидва підходи розширюють поле пошуку й відкривають нові можливості для дослідження природи темної матерії у Всесвіті.