Tämä uusi malli yhdistää pimeän aineen ja kosmisen inflaation 🌀

Musta aine, tuo näkymätön aine, joka koostaisi lähes 80 % universumista, vaikuttaa saavan yllättävän käänteen. Entä jos sen alkuperä ei juontuisi Big Bangin kuumasta vaiheesta, vaan kosmisesta inflaatiosta, tästä räjähdysmäisestä laajentumisvaiheesta?

Texaslaiset tutkijat ovat ehdottaneet uutta mallia, nimeltään WIFI (Warm Inflation via ultraviolet Freeze-In), tutkimuksessa, joka on julkaistu Physical Review Letters -lehdessä. Tämä malli tutkii mekanismia, jonka kautta mustaa ainetta voitaisiin tuottaa inflaation aikana, ennen "lämpenemisen" vaihetta, jolloin alkeishiukkaset ilmestyivät.


WIFI-malli perustuu ajatukseen, että musta aine voisi syntyä hienovaraisista ja harvinaisista vuorovaikutuksista inflaattikentän ja hiukkasten välillä intensiivisessä energiatilassa. Toisin kuin klassisissa "kemiallisen jäätymisen" (freeze-out tai freeze-in) skenaarioissa, tässä mustaa ainetta tuotettaisiin juuri tässä kosmisen inflaation vaiheessa.

Inflaatio, joka teoretisoitiin noin 45 vuotta sitten, selittää, miksi näkyvä universumi näyttää homogeeniselta ja isotrooppiselta samalla kun se laajenee. Tänä aikana universumi kasvoi käsittämättömällä tekijällä, 10^26, 10^-36 sekunnissa.

Kuitenkin aineen tuottaminen tässä vaiheessa on haasteellista: itse laajentuminen laimentaa lähes kaiken. Silti WIFI-malli postuloidaan, että inflaattikentän tuottama säteily olisi voinut tuottaa mustan aineen hiukkasia ultraviolettijäätymisen mekanismin kautta.

Tämä malli on erityisen mielenkiintoinen, koska se voisi olla testattavissa. Seuraavan vuosikymmenen aikana suunnitellut kokeet kosmisessa taustasäteilyn tutkimuksessa voisivat havaita niin sanottuja "kuumia" inflaation merkkejä, jotka ovat WIFI-mallin keskeisiä pilareita. Jos tämä vahvistuu, se avaisi uusia teorioita mustan aineen alkuperästä.

Laajentamalla näkökulmaansa, kirjoittajat ehdottavat, että tämä mekanismi voisi myös selittää hiukkasten esiintymisen, jotka näyttelevät keskeistä roolia varhaisen universumin kehityksessä. Tämä osoittaa, että WIFI-malli ulottuu paljon pidemmälle kuin pelkkä musta aine.

Jos musta aine on tuotettu inflaation aikana, silloin sen alkuperä edeltäisi hetkeä, jolloin ensimmäiset standardimallin hiukkaset muodostuivat. Tämä näkökulma mullistaa ymmärryksemme kosmoksesta.