Состав Вселенной остается одной из самых глубоких загадок физики, причем темная материя составляет примерно 85% ее общей массы. Десятилетиями ученые пытались разгадать ее происхождение и природу. В 2025 году физик Стефано Профумо из Калифорнийского университета в Санта-Круз представил две новаторские теории, предлагающие свежий взгляд на эту космическую тайну. Эти гипотезы, основанные на устоявшихся научных принципах, предполагают, что темная материя могла возникнуть не из экзотических новых частиц, а как естественное следствие экстремальных условий ранней Вселенной.
Одна из теорий Профумо, «Теория зеркальной Вселенной», предполагает существование параллельной реальности с собственными частицами и силами. В этом гипотетическом «темном секторе», аналогичном квантовой хромодинамике нашей Вселенной, «темные кварки» и «темные глюоны» могли бы связываться, образуя «темные барионы». Расчеты Профумо предполагают, что в плотной ранней Вселенной эти темные барионы могли коллапсировать под действием собственной гравитации, образуя микроскопические черные дыры. Эти стабильные объекты, похожие на черные дыры, взаимодействующие в основном через гравитацию, могли бы составлять всю наблюдаемую темную материю. Эта концепция перекликается с другими теориями, предполагающими, что темная материя может состоять из первичных черных дыр, хотя модель Профумо конкретно связывает их образование с зеркальной Вселенной.
Второе предложение Профумо, «Теория излучения космического горизонта», предполагает, что частицы темной материи возникли в результате процессов квантового излучения на самом краю наблюдаемой Вселенной. В течение короткого периода ускоренного расширения вскоре после Большого взрыва, фазы менее экстремальной, чем инфляция, но все же быстрой, квантовые эффекты на границе Вселенной — ее космическом горизонте — могли породить стабильные частицы темной материи. Эта идея вдохновлена явлением излучения Хокинга у горизонтов событий черных дыр, предполагая, что собственный горизонт Вселенной мог аналогичным образом излучать частицы в существование. Масса этих частиц зависела бы от температуры и продолжительности этой фазы расширения, и, что важно, они взаимодействовали бы только через гравитацию, что объясняет их неуловимую природу.
Эти теории выходят за рамки многолетних поисков конкретных частиц темной материи, таких как WIMP и аксионы, которые до сих пор не были обнаружены напрямую, несмотря на обширные экспериментальные усилия. Работа Профумо предлагает смену парадигмы, предполагая, что темная материя может быть более неотъемлемой характеристикой эволюции Вселенной, возникающей естественным образом из ее начальных условий. Научное сообщество теперь сосредоточено на разработке наблюдательных и экспериментальных методов для проверки этих инновационных гипотез, которые могут фундаментально изменить наше понимание состава космоса и управляющих им сил. Подтверждение любой из теорий стало бы значительным шагом вперед в космологии, потенциально решая один из самых стойких и глубоких вопросов науки.