_ Noile modele de Big Bang arată că vizibil universul și materia întunecată invizibilă au co-evoluat

Fizicienii au teoretizat de mult că universul nostru ar putea să nu fie limitat la ceea ce putem vedea. Prin observarea forțelor gravitaționale asupra altor galaxii, ei au emis ipoteza existenței „materiei întunecate”, care ar fi invizibilă formelor convenționale de observație.

Pran Nath, profesor de fizică la Universitatea Northeastern, Matthews Distinguished University. , spune că „95% din univers este întunecat, este invizibil pentru ochi.”

„Cu toate acestea, știm că universul întunecat este acolo prin [sa] atracție gravitațională asupra stelelor”, spune el. În afară de gravitația sa, materia întunecată nu a părut niciodată să aibă un efect prea mare asupra universului vizibil.

Cu toate acestea, relația dintre aceste domenii vizibile și invizibile, mai ales când universul s-a format pentru prima dată, a rămas o întrebare deschisă.

Acum, Nath spune că există tot mai multe dovezi că aceste două tărâmuri presupus distincte au evoluat în comun.

Printr-o serie de modele computerizate, Nath și Ph.D. candidatul Jinzheng Li au descoperit că sectoarele vizibile și ascunse, așa cum le numesc ei, probabil au co-evoluat în momentele de după Big Bang, cu repercusiuni profunde asupra modului în care universul s-a dezvoltat ulterior.

Nath spune acolo. a fost o perioadă în care unii fizicieni au anulat efectiv acest sector ascuns, deoarece putem explica cea mai mare parte a ceea ce se întâmplă în vizibil, adică dacă modelele noastre pot portretiza cu acuratețe ceea ce putem vedea întâmplându-se în jurul nostru, de ce să ne obosim să încercăm să măsuram ceva care are nici un efect perceptibil?

„Întrebarea este, care este influența sectorului ascuns asupra sectorului vizibil?” întreabă Nath. „Dar ce ne pasă? Putem explica totul.”

Dar nu putem explica totul, susține Nath. Există anomalii care par să nu se potrivească așa-numitului „Model standard” al universului.

Că sectoarele vizibile și ascunse sunt izolate reciproc este o concepție greșită, spune Nath, bazată pe o presupunere „ că sectoarele vizibile și cele ascunse au evoluat independent unul de celălalt”. Nath vrea să întoarcă această presupunere.

Într-o lucrare publicată în Physical Review D, „Big Bang Initial Conditions and Self-Interacting Hidden Dark Matter”, în colaborare cu Li, Nath vrea să întrebe ceea ce el numește „întrebarea mai importantă: de unde știm că au evoluat independent?”

Pentru a testa această ipoteză, Nath și echipa sa „au introdus câteva interacțiuni slabe” între cele două sectoare în modelele lor de Big bang. Aceste interacțiuni slabe nu ar fi suficiente pentru a afecta rezultatul, să zicem, experimentele cu acceleratorul de particule, „dar am vrut să vedem care ar fi efectele asupra sectorului vizibil în ansamblu”, spune Nath, „de pe vremea Marii. Bang to the current time.”

Chiar și cu interacțiuni minime între cele două sectoare, Nath și echipa sa au descoperit că influența materiei întunecate asupra materiei vizibile din care suntem formați ar putea avea un impact major asupra fenomenelor observabile.

Expansiunea Hubble – care spune, în cei mai simpli termeni, că galaxiile se îndepărtează una de alta și, astfel, că universul se extinde – de exemplu, conține o diferență „destul de serioasă” între ceea ce Standardul Modelul prezice și ceea ce a fost observat. Modelele lui Nath explică parțial această diferență.

O variabilă majoră este temperatura sectorului ascuns în timpul Big Bang.

Sectorul vizibil, putem fi destul de siguri, a început foarte mult. fierbinte în momentul Big Bang-ului. Pe măsură ce universul se răcește, spune Nath, „ceea ce vedem este rămășița acelei perioade a universului.”

Dar studiind evoluția celor două sectoare, Nath și echipa sa ar putea modela ambele condiții – o sector ascuns care a început la cald și un alt sector ascuns care a început rece.

Ceea ce au observat a fost surprinzător: în ciuda diferențelor semnificative dintre modele, cu implicații majore asupra cum arăta universul în vremurile timpurii, atât modelele calde, cât și cele reci au fost în concordanță cu sectorul vizibil pe care îl putem observa astăzi.

Măsurătorile noastre actuale ale universului vizibil, cu alte cuvinte, sunt insuficiente pentru a confirma de ce parte a căzut sectorul ascuns la început - cald sau rece.

Nath se grăbește să arate observăm că, mai degrabă decât un eșec al experimentului, acesta este un exemplu de modele matematice care depășesc capacitățile noastre experimentale actuale.

Nu este că diferența dintre un sector ascuns cald sau rece nu are nicio legătură cu vizibilul univers, dar că nu am efectuat experimente — încă — cu o precizie suficient de mare. Nath menționează telescopul Webb ca un exemplu al următoarei generații de instrumente care vor fi capabile să facă observații atât de precise.

Scopul final al tuturor acestor lucrări de modelare este de a face predicții mai bune despre starea universului , cum funcționează toate acestea și ce vom găsi când privim din ce în ce mai adânc în cerul nopții.

Pe măsură ce experimentele noastre câștigă mai multă acuratețe, întrebările cuprinse în modelele lui Nath au fost sectorul ascuns cald sau rece. ?— își vor găsi răspunsurile, iar acele modele clarificate vor ajuta la prezicerea soluțiilor la întrebări din ce în ce mai profunde.

„Care este semnificația asta?” întreabă Nath. Ființele umane, spune el, „vreau să-și găsească locul în univers”. Și mai mult decât atât, „vreau să răspundă la întrebarea, de ce există un univers?

„Și noi explorăm aceste probleme. Este căutarea supremă a ființelor umane.”

Această poveste este republicată prin amabilitatea Northeastern Global News news.northeastern.edu.

(Fluierul)