Fisikawan UC Santa Cruz, Stefano Profumo, telah mengemukakan dua teori inovatif yang dapat menjelaskan sifat materi gelap, sebuah substansi yang membentuk sekitar 85% massa alam semesta. Teori-teori ini, yang diterbitkan pada tahun 2025, menawarkan perspektif baru tentang bagaimana materi gelap mungkin berasal dari alam semesta awal.
Teori pertama, yang dijuluki "Teori Alam Semesta Cermin", mengusulkan keberadaan alam semesta paralel dengan partikel dan gaya-nya sendiri. Dalam skenario hipotetis ini, kuark gelap dan gluon gelap dalam alam semesta cermin ini dapat membentuk baryon gelap. Baryon gelap ini kemudian dapat runtuh menjadi lubang hitam mikroskopis, sedikit lebih berat dari massa Planck, yang berinteraksi terutama melalui gravitasi. Teori ini, yang dipublikasikan pada 8 Juli 2025, dalam jurnal Physical Review D, mengeksplorasi kemungkinan bahwa materi gelap terbentuk di sektor tersembunyi—semacam "dunia cermin" dengan versi partikel dan gaya-nya sendiri. Sektor bayangan ini, meskipun tidak terlihat oleh manusia, akan mematuhi banyak hukum fisika yang sama yang mengatur alam semesta kita. Ide ini terinspirasi oleh kromodinamika kuantum (QCD), kerangka kerja yang menjelaskan bagaimana kuark terikat bersama di dalam proton dan neutron oleh gaya nuklir kuat.
Proposal kedua Profumo, "Teori Radiasi Horizon Kosmik", berpendapat bahwa partikel materi gelap berasal dari proses radiasi kuantum di tepi alam semesta yang teramati. Selama periode inflasi tak lama setelah Big Bang, efek kuantum di batas alam semesta dapat menghasilkan partikel yang sekarang diidentifikasi sebagai materi gelap. Teori ini, yang diterbitkan pada 9 Mei 2025, juga dalam Physical Review D, mengkaji apakah materi gelap dapat diproduksi oleh "horizon kosmik" alam semesta yang mengembang—pada dasarnya, padanan kosmologis dari horizon peristiwa lubang hitam. Teori ini menunjukkan bahwa jika alam semesta mengalami periode percepatan ekspansi singkat setelah inflasi, fase itu dapat "memancarkan" partikel menjadi keberadaan. Teori ini menggunakan prinsip-prinsip dari teori medan kuantum dalam ruang-waktu melengkung, menunjukkan bahwa berbagai massa materi gelap dapat dihasilkan dari mekanisme ini, tergantung pada suhu dan durasi fase ini.
Kedua teori ini dibangun di atas prinsip-prinsip ilmiah yang mapan dan kerangka kerja matematis, yang bertujuan untuk memberikan penjelasan yang ilmiah untuk formasi materi gelap. Validasi mereka akan secara signifikan mengubah pemahaman kita tentang komposisi alam semesta dan kekuatan yang mengaturnya. Teori-teori ini bergabung dengan penjelasan yang ada untuk materi gelap, seperti WIMP, axion, dan lubang hitam primordial. Para ilmuwan sedang berupaya untuk menyempurnakan pengamatan astronomi dan eksperimen fisika partikel untuk memecahkan teka-teki materi gelap, dengan karya Profumo berkontribusi pada upaya ilmiah yang berkelanjutan ini. Penemuan materi gelap oleh astronom Swiss Fritz Zwicky pada tahun 1930-an menunjukkan bahwa materi gelap sangat penting untuk kosmologi, karena merupakan salah satu konstituen utama alam semesta. Pengaruh gravitasinya terlihat dalam pembentukan dan evolusi galaksi, pelensaan gravitasi, dan struktur alam semesta skala besar. Teori-teori Profumo menawarkan skenario yang dapat diuji dan terhitung yang tidak bergantung pada model materi gelap partikel konvensional, yang semakin mendapat tekanan dari hasil eksperimental yang nihil.