نظریه‌ای تازه: ماده تاریک ممکن است بقایای سردشده ذرات پرانرژی اولیه باشد
حدود ۱۳٫۷ میلیارد سال پیش، زمانی که تمام جهان در فضایی فشرده شده بود که به راحتی در شکافی میان دندان‌هایتان جا می‌گرفت، یک مهمانی کوانتومی در جریان بود. ذراتی از هر نوع با سرعت بالایی حرکت می‌کردند و به خاطر کمبود شدید جا، با یکدیگر برخورد کرده و در هم می‌لولیدند.
براساس مدل نامبو و جونا-لازینیو برای سنتز نوکلئون‌ها، دسته‌ای خاص از این ذرات که به نام فرمیون‌های دیراک شناخته می‌شوند، ممکن است به شیوه‌ای شبیه به پیوند الکترون‌ها در ابررساناها (تشکیل جفت‌های کوپر) با هم جفت شوند. اگرچه فیزیک مربوط به این فرآیند حتی برای مکانیک کوانتومی بسیار پیچیده است، پیامدهایی برای رشد کیهانی، از جمله تورم کیهانی و گسترش بعدی جهان دارد. بااین‌حال، تمام این‌ها بر فرضیاتی استوار بوده‌اند که دمای این فضا تقریباً متعادل باقی مانده است.
بیشتر بخوانید:
لیانگ و کالدول کنجکاو شدند که چه می‌شود اگر ویژگی‌های حرارتی دیگر این فرایند نیز در نظر گرفته شود؟ چه می‌شود اگر عدم تعادل در پیوند میان برخی فرمیون‌های دیراک با انرژی بالا باعث شود آن‌ها انرژی دیوانه‌وارشان را به جرم تبدیل کنند و در واقع یخ بزنند؟ محصول این فرایند مثل تبدیل یک ابر طوفانی به طوفان تگرگ خواهد بود. لیانگ می‌گوید:
غیرمنتظره‌ترین بخش مدل ریاضی ما، افت ناگهانی انرژی است که انرژی با چگالی بالا را به حالت توده‌ای با انرژی پایین پل می‌زند.
این نظریه سعی می‌کند توضیح دهد که چگونه ماده تاریک از نور به توده تبدیل شده است
وجود جفت‌های کوپر در میان الکترون‌ها نشان می‌دهد که نیازی به فعالیت‌های عجیب‌وغریب برای توضیح پیدایش ذرات آهسته و تاریک ماده‌ی تاریک نیست. از همه مهم‌تر، این فرضیه می‌تواند توضیح دهد که بخش بزرگی از انرژی اولیه‌ی جهان به کجا رفته است. لیانگ در ادامه می‌گوید:
ساختارها جرم خود را از چگالی ماده‌ی تاریک سرد به دست می‌آورند، اما همچنین باید مکانیزمی وجود داشته باشد که طی آن، چگالی انرژی به چیزی نزدیک به مقدار امروزی کاهش یابد. مدل ریاضی نظریه‌ی ما واقعاً زیباست، چون بسیار ساده است. نیازی نیست عناصر پیچیده‌ای به سیستم اضافه کنیم تا کار کند.
البته ساده‌بودن یک چیز است و اثبات آن چیز دیگر. برخلاف بسیاری از نظریه‌هایی که درباره ماهیت ماده‌ی مرموز تاریک مطرح شده‌اند، این نظریه را می‌توانیم با داده‌هایی که در اختیار داریم آزمایش کنیم.
تبدیل از ذرات تنها و داغ با فشار بالا به پیوندهای سرد و کند، ردپایی در تابش پس‌زمینه کیهانی به وجود می‌آورد؛ تابش پس‌زمینه‌ای از پرتوهایی که از اولین لحظات جهان در حال نوسان هستند. نشانه‌های مشخص در تابش پس‌زمینه کیهانی می‌تواند به سود این نظریه باشد که فرمیون‌های یادشده حداقل یکی از منابع ماده تاریک هستند. کالدول می‌گوید:
این موضوع هیجان‌انگیز است. ما در حال ارائه رویکردی جدید برای اندیشیدن به ماده‌ی تاریک و شاید شناسایی آن هستیم.
پژوهش در نشریه Physical Review Letters منتشر شده است.
