De nombreuses et merveilleuses théories qui expliquent l’évolution de l’univers échouent parce qu’ils prévoir avec plus de matière noire que ce qui est réellement là-bas. Maintenant, un nouveau document propose un événement dans le début de l’univers, qui permettrait de réduire la quantité de matière noire dans toutes les théories.
Dans les premières fractions de seconde après le Big Bang, la plupart des cosmologistes pensent que l’univers est passé par une période de rapide expansion soudaine, surnommé l’inflation, aussi durable pour une simple fraction de seconde. L’Expansion s’est poursuivie à un rythme plus lent par la suite, et notre univers est toujours en expansion aujourd’hui (bien que cette expansion s’accélère maintenant).
Mais il manque quelque chose. Lorsque les astronomes regarder les galaxies de tourner, par exemple, ils remarquent que la vitesse à laquelle les galaxies sont la filature n’a de sens que si les galaxies sont beaucoup plus massif que ce que l’on peut observer directement. Tous sur l’univers, les objets sont en mouvement comme si elles sont sous l’influence gravitationnelle de vastes quantités de masse invisible. Ce qui a été surnommé la matière noire. Pendant que les physiciens ne savez pas exactement ce que la matière noire est, ils savent qu’il a un effet gravitationnel sur l’univers, sans avoir l’air d’interagir avec la matière ordinaire.
Bien qu’il y est environ cinq fois plus de matière noire que de matière ordinaire, il est encore beaucoup moins que de nombreuses théories sur l’univers prévoir. Toute théorie a à rendre compte de l’état actuel de cet univers, pourtant, plusieurs de prévoir avec plus de matière noire que nous voyons réellement. Un nouveau papier par Hooman Davoudiasl, Dan Hooper, et Sam McDermott est apparu aujourd’hui dans physical Review Letters, et tente de trouver une explication en proposant ce qu’ils appellent “gonflable de la matière noire.”
Au début de l’univers, l’état de la matière et de la matière noire a été dans le flux. “Matière et anti-matière anéanti,” Davoudiasl explique Gizmodo. Mais pour une raison quelconque, il y a un peu plus de matière que d’antimatière, de sorte que nous nous sommes retrouvés avec un léger surplus de matière dans l’univers. Que comptes pour toutes les structures visibles que nous voyons aujourd’hui.
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La matière noire a suivi un processus similaire. “La matière noire peut être sa propre anti-particule et dans ce cas, il peut s’auto-annihiler,” Davoudiasl dit. “Alternativement, il peut également s’distinctes de particules et anti-particules espèces, auquel cas son anéantissement sera similaire à celle de la matière ordinaire et de l’anti-matière (protons et anti-proton).”
À un certain moment après la période inflationniste, les auteurs estiment que la quantité de matière noire dans l’univers a été réglé, ou, comme Davoudiasl, “cuits dans le gâteau.” Les annihilations arrêté, l’univers a continué à se développer (quoique plus lentement), et les proportions de la matière sombre et de la matière dans l’univers.
Cependant, ces annihilations dépendent des propriétés de la matière noire et la matière visible. Comme ces propriétés sont devenus plus connus, la densité de matière noire que de nombreuses théories de la prévoir et de la densité de nous en fait voir, ne correspondent pas.
“Comme des expériences obtenir de plus sensibles, ils ont mis de plus en plus strictes limites sur les interactions de la matière noire et les particules visibles,” Davoudiasl expliqué. Les expériences montrent que les interactions entre particules de matières sombres sont très faibles. De nombreuses théories qui prennent ces interactions en compte, alors, que de prévoir un univers dans lequel il y a beaucoup plus sombre des particules de matière par unité de volume que les astrophysiciens ont fait observer.
Comment résoudre ce problème? Le document suggère qu’il pouvait y avoir un secondaire de la période de l’inflation extrême. Cela permettrait de diluer l’abondance de la matière noire par unité de volume. Aussi longtemps que c’est arrivé plus tard sur une seconde dans le Big Bang, il pourrait être une partie d’un uniforme de l’histoire des débuts de l’univers”, a déclaré Davoudiasl.
Ainsi, après l’univers est allé à travers notamment l’expansion rapide une fois, les annihilations arrêté, et la proportion de la matière noire a été défini. Puis l’univers rapidement élargi encore une fois, la production de la matière ordinaire, mais pas de la matière noire. Cela a apporté de la proportion de la matière noire vers le bas à un point où les théories expliquant le fonctionnement de l’univers correspond à la densité de la matière noire observée dans l’univers.
Mais quelle est la cause de cette seconde période inflationniste? Davoudiasl croit qu’il pourrait avoir été un “secteur caché” de la physique. Actuellement, nous avons ce qu’on appelle le Modèle Standard de la physique des particules—qui comprend toutes les particules connues, comme les quarks et les électrons, ainsi que les forces qui les régissent.
“Le connu de Modèle Standard ingrédients ont généralement des interactions directes avec de nouvelles particules hypothétiques”, a déclaré Davoudiasl. “Cependant, il pourrait aussi être le cas qu’il existe des phénomènes décrits par les particules et les forces qui n’ont pas d’interactions directes avec le plus connu des particules du Modèle Standard. C’est, il pourrait y avoir un “cachée” pour le secteur de la physique qui n’a que très faible et indirectement induite par les interactions avec le monde visible. Dans notre document, nous avons suggéré que le secondaire, l’inflation peut en fait provenir de particules et interactions dans un secteur caché.”
Les interactions de ces particules sont si faibles qu’il n’y a aucune chance de les trouver par le biais d’expériences. Toutefois, il est possible qu’ils pourraient apparaître lors de collisions à haute énergie des accélérateurs de particules. Ce pourrait être notre meilleure chance de déterminer si le secteur caché existe.
[Physical Review Letters via Laboratoire National de Brookhaven]
Images: Laboratoire National De Brookhaven.