Forma ciudată a materiei întunecate vâscoase, care reprezintă cea mai mare parte a materiei din univers, ar putea avea un efect surprinzător asupra evoluției sale timpurii - și a face ca ondulările din Big Bang să fie mai ușor de detectat. Se știe că materia întunecată este o substanță misterioasă care constituie 80% din substanța din lumea noastră, dar interacționează cu materia obișnuită doar gravitațional. În prezent, cel mai popular candidat pentru materia întunecată este considerat a fi WIMPs (WIMPs), interacționând slab particule masive, dar decenii de căutare a acestei particule nu au dus la nimic. De asemenea, WIMP-urile prognozează lucruri specifice pe care nu le vedem în Univers, cum ar fi un roi de mini-galaxii din jurul Căii Lactee.
Există alți candidați la materie întunecată. De exemplu, Paul Shapiro de la Universitatea din Texas din Austin și colegii săi au explorat anterior o formă alternativă de materie întunecată care include particule numite bosoni, care - spre deosebire de WIMP-urile și materia obișnuită - pot fi în aceeași stare cuantică. Această proprietate le-ar putea permite, de asemenea, să se coaguleze într-o stare ciudată, vâscoasă a materiei - un condens Bose-Einstein (BEC), în care o populație a unei particule se comportă ca un singur obiect cuantic.
Acum, Shapiro și studentul său absolvent, Buha Li, studiază cum această formă de materie întunecată ar fi putut afecta universul timpuriu.
Spurt de creștere
Cosmologii obișnuiesc să creadă că în primele momente ale existenței sale, universul a cunoscut un impuls de creștere exponențial. Această expansiune, care a avut loc în primele secunde după Big Bang, se numește inflație și trebuia să trimită onduleuri relativiste prin spațiu-timp - valuri primordiale (sau primitive, numiți-le ce veți face).
Fizicienii au crezut că vedeau aceste dovezi când au lucrat cu telescopul BICEP2 în 2013, dar acest lucru s-a dovedit a nu fi cazul. Dar la începutul acestui an, experimentul LIGO a văzut valuri gravitaționale de găuri negre care se ciocnesc, ceea ce a dovedit că astfel de valuri există.
În imaginea standard, aceste unde gravitaționale primordiale ar trebui să fie atât de mici încât LIGO nu le va vedea niciodată. „În modelul nostru se întâmplă ceva complet diferit”, spune Shapiro. „Materia întunecată își schimbă comportamentul dacă ne întoarcem în timp”.
Video promotional:
Deși materia întunecată vâscoasă se comportă exact așa cum o fac astăzi WIMP-urile, calculele oamenilor de știință arată că, în fazele incipiente, comportamentul ei s-a schimbat: a acționat nu ca materia, ci ca radiațiile. Deplasându-se și mai departe în timp, materia întunecată a fost mai densă și s-a comportat ca un lichid, rezistând la compresie.
„Când încercăm să-l rupem, trebuie să ținem cont de presiune”, spune Shapiro. - Când îl strângi într-o grămadă, vrea să se umfle înapoi. Se pare că umplem Universul cu lichid”.
Oamenii de știință nu se așteptau să afle acest lucru.
Această elasticitate înseamnă că această stranie materie întunecată vâscoasă poate să fi încetinit rata de expansiune a universului în acel moment. Începând chiar de la sfârșitul inflației, universul s-ar extinde mult mai lent cu materie întunecată decât fără ea.
Dar valurile gravitaționale primare ar fi trebuit să tragă prin Universul tânăr la aceeași viteză ca înainte. Și pentru că erau mai ușor de imprimat pe fundal, ar putea fi mai ușor de observat.
Valuri primare
Într-o discuție la o întâlnire a Societății Americane de Fizică din Salt Lake City, Utah, luna trecută, unii de oameni de știință au spus că o astfel de materie întunecată ar fi putut suprima o expansiune suficientă pentru ca undele gravitaționale primordiale să fie detectate de forțele LIGO.
„În istoria standard, fără materia noastră întunecată, acestea vor fi mult sub limita la care detectoarele de unde gravitaționale, actuale sau viitoare, le pot detecta. Dar modelul nostru arată că mai există speranță”.
Tanya Rejimbo a echipei LIGO subliniază faptul că, din moment ce nu știm atât de multe despre cum a fost universul timpuriu, este imposibil să spunem cu certitudine despre o astfel de posibilitate. În opinia ei, nu există nicio garanție că există aceste valuri sau că viitoarele noastre detectoare le vor putea vedea. Dar această lucrare este interesantă, deoarece oferă o astfel de oportunitate.
ILYA KHEL
