Поскольку традиционные объяснения не смогли раскрыть природу темной материи, один из физиков обратился к нетрадиционным идеям. В двух статьях Стефано Профумо, физик из Калифорнийского университета в Санта-Крузе, предложил два необычных, но возможных объяснения происхождения загадочной материи, ответственной за избыточные гравитационные эффекты, наблюдаемые во Вселенной.
В первой статье, опубликованной в мае 2025 года, он предположил, что темная материя могла возникнуть в «зеркальной» версии нашей Вселенной, где материя состоит из темных аналогов известных нам частиц, таких как протоны и нейтроны.
Во второй работе, вышедшей в начале июля, Профумо выдвинул гипотезу, что частицы темной материи могли образоваться на границе космического горизонта — края наблюдаемой Вселенной — в период ее стремительного расширения после Большого взрыва.
«Оба механизма крайне спекулятивны, — признает ученый, — но они предлагают самодостаточные и проверяемые сценарии, не зависящие от традиционных моделей частиц темной материи, которые все чаще ставятся под сомнение из-за отсутствия экспериментальных подтверждений».
Темная материя остается одной из самых сложных загадок космоса. Она не излучает и не поглощает свет, что делает ее прямое обнаружение невозможным. Ее существование подтверждается только гравитационными аномалиями: сила притяжения во Вселенной оказывается значительно выше, чем можно объяснить видимой материей — галактиками, звездами и межзвездной пылью. Темная материя — это условное название для неизвестной субстанции, вызывающей эти аномалии. Существует множество теоретических кандидатов на ее роль — от планетоподобных сгустков до неуловимых частиц, — но ни один из них пока не подтвержден.
Профумо обратился к различным областям физики. В первой статье он использовал квантовую хромодинамику, описывающую сильное взаимодействие, которое связывает кварки и глюоны в протоны и нейтроны. Согласно его теории, во Вселенной может существовать «зеркальное» измерение, где сильное взаимодействие имеет иную форму, создавая частицы, невидимые в рамках Стандартной модели. При определенных условиях в ранней Вселенной скопления этих скрытых частиц могли стать настолько плотными, что образовали черные дыры из темной материи, взаимодействующие с нашей Вселенной только через гравитацию.
Во второй работе Профумо применил квантовую теорию поля на космическом горизонте — аналоге горизонта событий черной дыры, но в масштабе всей Вселенной. Согласно современной космологии, после Большого взрыва Вселенная пережила период быстрого расширения. В это время квантовые флуктуации на космическом горизонте могли спонтанно порождать частицы темной материи с различными массами.
Обе гипотезы являются новыми и нестандартными, но основаны на существующих теориях и могут быть проверены в будущих экспериментах. Хотя предложенные модели требуют дальнейшей доработки, Профумо отмечает, что они открывают новые пути для изучения темной материи, пронизывающей Вселенную.