Темная материя — это неизвестное вещество, которое составляет большую часть всей массы во Вселенной. На каждый килограмм обычной материи приходится примерно пять килограммов темной материи. Она не взаимодействует со светом или обычной материей. Единственный способ, позволяющий ученым обнаружить ее, — гравитационное влияние на нормальную материю, например, движение звезд внутри галактик и рост сверхбольших структур в космическом времени.
Поскольку материя и темная материя действуют по разным правилам, можно подумать, что одна будет доминировать над другой. Но, несмотря на совершенно разные свойства, количество нормальной материи и темной материи находится на одном уровне. Это кажется странным совпадением. Чтобы объяснить это, ученые предположили, что между ними может быть какая-то скрытая связь.
Для каждого физического взаимодействия в обычной материи есть свое зеркало в мире темной материи, предположили ученые. По словам исследователей, это новый вид симметрии в природе, соединяющий нормальную и темную материю. Эта симметрия могла бы помочь объяснить, почему темная материя и обычная материя имеют примерно одинаковое содержание.
Ученые отмечают еще одно странное совпадение. В физике обычной материи нейтрон и протон имеют почти одинаковую массу, что позволяет им связываться друг с другом и образовывать стабильные атомы. Если бы протон был хоть немного тяжелее, он был бы совершенно нестабильным и распался бы за несколько минут, что сделало бы невозможным образование атомов. В этом воображаемом сценарии во Вселенной останется море свободно плавающих нейтронов.
Возможно, именно это и происходит в «зеркальной» версии нашей Вселенной. Особая комбинация физических явлений привела к тому, что протон имел примерно ту же массу, что и нейтрон. В темной материи эта комбинация физических процессов могла действовать по-другому, заставляя «темный протон» испаряться и оставлять после себя море «темных нейтронов» — то, что мы называем темной материей.
В ранней Вселенной нормальная материя подверглась нуклеосинтезу, когда первые элементы образовались в ядерной плазме. Если новая идея верна, то в темной материи также происходил зеркальный нуклеосинтез. В те хаотичные первые дни между двумя мирами могли открыться каналы, позволяющие им влиять друг на друга.
С помощью измерения скорости образования элементов (что планируется сделать в будущих поколениях космологических обсерваторий) ученые смогут найти доказательства существования одного из таких каналов и заглянуть в зеркальную темную вселенную.
Другая теория под названием «самодействующая темная материя» предполагает, что частицы темной материи взаимодействуют посредством темной силы, сильно сталкиваясь друг с другом вблизи центра галактики.
