Что, если бы мир тёмной материи был бы зеркалом нашего собственного, только с нарушенным набором правил? Это может объяснить, почему тёмная материя кажется такой обширной, но невидимой, предполагает новая теория.
Тёмная материя — это загадочное, неизвестное вещество, которое, по-видимому, составляет основную часть всей массы во Вселенной; на каждые 2 фунта (1 килограмм) обычной материи приходится примерно 10 фунтов (5 кг) тёмной материи. Она не взаимодействует со светом или обычной материей. Единственный способ, которым учёные могут её обнаружить, — это тонкое гравитационное влияние на обычную материю, такое как движение звёзд внутри галактик и рост сверхбольших структур в космическом времени.
Можно подумать, что поскольку материя и тёмная материя функционируют по разным правилам, одна из них должна абсолютно преобладать над другой. Но несмотря на значительные различия в свойствах, количество обычной материи и тёмной материи всё равно находится примерно на одном и том же уровне. Это кажется странным совпадением. Чтобы объяснить это, учёные предположили, что между ними может существовать какое-то скрытое взаимодействие. Они опубликовали свои исследования 22 января в журнале препринтов arXiv.
Исследователи предположили, что для каждого физического взаимодействия в обычной материи существует его зеркальное отражение в мире тёмной материи. По словам исследователей, это был бы новый вид симметрии в природе, соединяющий миры нормальной и тёмной материи.
Эта симметрия помогла бы объяснить, почему тёмная материя и обычная материя имеют примерно одинаковое содержание.
В статье исследователи указывают на ещё одно странное совпадение. В физике обычной материи нейтрон и протон имеют почти точно одинаковую массу, что позволяет им связываться вместе и образовывать стабильные атомы. Если бы протон был хоть немного тяжелее, он был бы абсолютно нестабилен и распался бы всего за несколько минут, сделав образование атомов невозможным. В этом воображаемом сценарии во Вселенной осталось бы море свободно плавающих нейтронов.
Возможно, предполагают исследователи, этот воображаемый, разрушенный космос может быть реальностью в зеркальной версии нашей Вселенной из тёмной материи. Особая комбинация физики привела к тому, что протон имеет примерно ту же массу, что и нейтрон; возможно, в зеркале тёмной материи эта комбинация физических процессов действует по-другому, заставляя «тёмный протон» испаряться и оставлять после себя море «тёмных нейтронов» — то, что мы называем тёмной материей.
И хотя предлагаемая модель зеркала допускает возможность богатых взаимодействий между частицами тёмной материи — тёмными атомами, тёмной химией и тёмной периодической таблицей тёмных элементов — взаимодействия не может быть слишком много, отмечают исследователи. Если тёмная материя много взаимодействует сама с собой, она будет иметь тенденцию слипаться гораздо сильнее, чем думают учёные. Таким образом, большая часть тёмной материи должна быть относительно простой — морем свободно плавающих нейтральных частиц.
Эти дополнительные взаимодействия, которые могли бы стать тёмным зеркалом нашего химического мира, могут позволить учёным в будущем проверить эту теорию. В ранней Вселенной нормальная материя подверглась нуклеосинтезу, когда в ядерной плазме образовались первые элементы. Если эта новая идея верна, то зеркальный нуклеосинтез происходил и в тёмной материи. В те хаотичные первые дни, возможно, между двумя мирами открылись каналы, позволяющие им влиять друг на друга.
Тщательно измеряя скорость образования элементов — то, что надеется сделать следующее поколение космологических обсерваторий, — учёные, возможно, смогут найти доказательства существования одного из этих каналов и заглянуть в зеркальную тёмную Вселенную.
