Molte meravigliose teorie che spiegano l’evoluzione dell’universo esito negativo perché non prevedere più la materia oscura che è in realtà. Ora un nuovo libro propone un evento nell’universo primordiale, che avrebbe ridurre la quantità di materia oscura in tutte le teorie.
Nelle prime frazioni di secondo dopo il Big Bang, la maggior parte dei cosmologi pensare che l’universo ha attraversato un periodo di rapida espansione repentina, soprannominato l’inflazione, anche della durata di soli frazioni di secondo. L’espansione è proseguita a un ritmo più lento, dopo di che, e il nostro universo è ancora in espansione di oggi (anche se l’espansione è attualmente in fase di accelerazione).
Ma qualcosa manca. Quando gli astronomi a guardare le galassie di filatura, per esempio, si nota che il tasso al quale le galassie ruotano ha senso solo se le galassie si stanno portando un sacco di più di massa rispetto a quello che possiamo osservare direttamente. In tutto l’universo, gli oggetti sono in movimento come se fossero sotto l’influenza gravitazionale di una vasta quantità di invisibile massa. Questo è stato soprannominato la materia oscura. Mentre i fisici non sono sicuro esattamente ciò che la materia oscura è, si lo so è un effetto gravitazionale dell’universo, senza apparente di interagire con la materia ordinaria.
Anche se c’è circa cinque volte più materia oscura di regolare la materia, c’è ancora molto meno di molte teorie sull’universo prevedere. Ogni teoria ha a che conto per lo stato presente dell’universo, eppure molti di prevedere più materia oscura di noi effettivamente vedere. Una nuova carta da Hooman Davoudiasl, Dan Hooper, e Sam McDermott apparso oggi in Physical Review Letters, e tenta di trovare una spiegazione, proponendo quello che loro chiamano “gonfiabile materia oscura.”
Nell’universo primordiale, lo stato della materia e la materia oscura era nel flusso. “La materia e anti-materia, annientato,” Davoudiasl spiegato a Gizmodo. Ma per qualche ragione, c’era un po ‘ più materia che antimateria, quindi abbiamo finito con un leggero surplus di materia nell’universo. Che conti per tutte le strutture visibili vediamo oggi.
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La materia oscura ha seguito un processo simile. “La materia oscura può essere la sua anti-particella, e in quel caso si può auto-annullano,” Davoudiasl detto. “In alternativa, si potrebbe anche venire in diverse particelle e anti-particelle di specie, nel qual caso il suo annientamento sarà simile a quella dei comuni di materia e anti-materia (ad esempio, protoni e anti-protoni).”
A un certo punto dopo il periodo inflazionistico, gli autori ritengono che la quantità di materia oscura nell’universo, o, come Davoudiasl: “cotto la torta.” Il annihilations fermato, l’universo continua ad espandersi (anche se più lentamente), e le proporzioni di materia oscura e di regolare la materia nell’universo.
Tuttavia, coloro annihilations dipendono dalle proprietà della materia oscura e la materia visibile. Come queste proprietà sono diventati più noto, la densità di materia oscura che molte teorie prevedere, e la densità che abbiamo effettivamente vedere, non corrispondono.
“Come esperimenti di ottenere più sensibili, hanno messo sempre più severi limiti sulle interazioni della materia oscura e le particelle visibili,” Davoudiasl spiegato. Gli esperimenti mostrano che le interazioni tra particelle di materia oscura sono molto deboli. Molte teorie che prendere queste interazioni in considerazione, quindi, prevedere un universo in cui non ci sono più particelle per unità di volume di astrofisici effettivamente osservare.
Come risolvere questo problema? Il documento suggerisce che ci potrebbero essere un ulteriore periodo di estrema inflazione. Questo diluisce l’abbondanza di materia oscura per unità di volume. Come lungo come è successo “non più tardi di circa un secondo e il Big Bang, potrebbe essere parte di una coerente storia dell’universo iniziale,” ha detto Davoudiasl.
Così, dopo l’universo è andato attraverso, soprattutto, la rapida espansione di una volta, il annihilations fermato, e la percentuale di materia oscura. Quindi l’universo espanso rapidamente di nuovo, la produzione di materia ordinaria, ma non di materia oscura. Questo ha portato la percentuale di materia oscura fino a un punto in cui le teorie che spiegano il funzionamento dell’universo abbinare con la densità di materia oscura osservato nell’universo reale.
Ma che cosa ha causato questo secondo periodo inflazionistico? Davoudiasl ritiene che potrebbe essere stato un “nascosti” del settore della fisica. Attualmente, noi abbiamo ciò che è noto come il Modello Standard della fisica delle particelle—che comprende tutte le particelle conosciute come i quark e gli elettroni, così come le forze che li governano.
“Il noto Modello Standard ingredienti generalmente hanno interazioni dirette con le nuove ipotetiche particelle”, ha detto Davoudiasl. “Tuttavia, potrebbe anche essere il caso che ci sono fenomeni fondamentali descritto da particelle e le forze che non hanno interazioni dirette con il noto particelle del Modello Standard. Che è, ci potrebbe essere un ‘nascosto settore della fisica che ha solo molto debole e indirettamente-indotta interazioni con il nostro mondo visibile. Nel nostro articolo, abbiamo suggerito che il secondario inflazione può, infatti, hanno origine da particelle e delle interazioni in un settore nascosto.”
L’interazione di queste particelle sono così debole che non c’è possibilità di trovare la loro via esperimenti standard. Tuttavia, è possibile che essi possano apparire durante le collisioni ad alta energia acceleratori di particelle. Questa potrebbe essere la nostra migliore occasione per capire se il settore nascosto esiste.
[Physical Review Letters via del Brookhaven National Laboratory]
Immagini: Laboratorio Nazionale Di Brookhaven.