Η σκοτεινή ύλη παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια του σύμπαντος. Αυτή η αινιγματική ουσία, που αποτελεί το 80% της ύλης, δεν έχει ανιχνευθεί άμεσα. Μια επαναστατική θεωρία, όμως, προτείνει ότι η σκοτεινή ύλη ίσως προϋπήρχε της Μεγάλης Έκρηξης (Big Bang).
Η εν λόγω θεωρία προτείνει ότι η σκοτεινή ύλη σχηματίστηκε κατά τη διάρκεια μιας φάσης ταχύτατης διαστολής του Σύμπαντος, γνωστής ως κοσμικός πληθωρισμός.
Ο κοσμικός πληθωρισμός και η αστραπιαία ανάπτυξη του Σύμπαντος
Ο κοσμικός πληθωρισμός είναι μια συναρπαστική έννοια που εισήχθη πριν από περίπου 45 χρόνια. Περιγράφει μια στιγμή στην πρώιμη ιστορία του σύμπαντος, όταν αυτό διαστάλθηκε εκθετικά—κατά 10 εις την 26η φορές - δηλαδή σε λιγότερο από ένα τρισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου.
Αυτή η φάση, που πιθανότατα προηγήθηκε της Μεγάλης Έκρηξης, εξηγεί γιατί το σύμπαν είναι τόσο επίπεδο και ομοιογενές, καθώς και πώς σχηματίστηκαν οι πρώτες του δομές, όπως οι γαλαξίες.
Κατά τον πληθωρισμό, το σύμπαν ήταν εξαιρετικά ψυχρό. Όταν αυτή η φάση τελείωσε, μια διαδικασία που ονομάζεται επανθέρμανση επανέφερε τη θερμοκρασία του σύμπαντος, επιτρέποντας τον σχηματισμό στοιχειωδών σωματιδίων, όπως τα φωτόνια.
Πώς εξηγούν οι παραδοσιακές θεωρίες τη Σκοτεινή Ύλη;
Οι υπάρχουσες θεωρίες προτείνουν ότι η σκοτεινή ύλη σχηματίστηκε μετά τον κοσμικό πληθωρισμό, μέσω αλληλεπιδράσεων με μια «καυτή σούπα» σωματιδίων:
- Παγοποίηση (Freeze-out): Τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης βρίσκονταν αρχικά σε ισορροπία με άλλα σωματίδια αλλά σταδιακά «πάγωσαν» καθώς το σύμπαν διαστελλόταν και ψυχόταν.
- Πάγωμα (Freeze-in): Τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης δεν έφτασαν ποτέ σε ισορροπία, σχηματίστηκαν όμως μέσω σπάνιων αλληλεπιδράσεων.
Νέα θεωρία: Η Σκοτεινή Ύλη γεννήθηκε κατά τον Κοσμικό Πληθωρισμό
Το νέο μοντέλο, γνωστό ως WIFI (Warm Inflation via Ultraviolet Freeze-In, Θερμός Πληθωρισμός μέσω Παγώματος), προτείνει ότι η σκοτεινή ύλη σχηματίστηκε κατά τον πληθωρισμό. Αυτή η ιδέα ανατρέπει την παραδοσιακή σκέψη, σύμφωνα με την οποία οτιδήποτε σχηματίζεται κατά τον πληθωρισμό χάνεται λόγω της ραγδαίας διαστολής.
«Η μοναδικότητα του μοντέλου μας είναι ότι η σκοτεινή ύλη σχηματίζεται κατά τον πληθωρισμό και επιβιώνει», εξηγεί η επικεφαλής της μελέτης, Katherine Freese, διευθύντρια του Ινστιτούτου Θεωρητικής Φυσικής Weinberg, Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Όστιν.
Σύμφωνα με τη θεωρία, η ενέργεια του πεδίου πληθωρισμού μετατρέπεται εν μέρει σε ακτινοβολία, η οποία στη συνέχεια δημιουργεί σωματίδια σκοτεινής ύλης μέσω της διαδικασίας παγώματος.
Αναθεωρώντας τη Μεγάλη Έκρηξη
Αυτή η θεωρία αμφισβητεί την παραδοσιακή ιδέα της Μεγάλης Έκρηξης ως σημείου απείρως μεγάλης πυκνότητας. Προτείνει ότι το σύμπαν είχε ένα μικρό αλλά πεπερασμένο μέγεθος μετά τον πληθωρισμό, περίπου 10 εις την μείον 26η μέτρα.
Από εκεί ξεκίνησε η διαστολή, δημιουργώντας ακτινοβολία και σωματίδια, οδηγώντας στο σύμπαν όπως το γνωρίζουμε.
Μπορεί να επιβεβαιωθεί το μοντέλο WIFI;
Το μοντέλο WIFI μπορεί να δοκιμαστεί σύντομα. Πειράματα που μελετούν το κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο (CMB) τα επόμενα χρόνια ίσως παρέχουν ενδείξεις για τον θερμό πληθωρισμό, μια κρίσιμη πτυχή του WIFI.
Αν επιβεβαιωθεί, θα υποστηρίξει ότι η σκοτεινή ύλη σχηματίστηκε κατά τον πληθωρισμό και θα ανοίξει νέους δρόμους για την κατανόηση του πρώιμου σύμπαντος.
Το μυστήριο της σκοτεινής ύλης παραμένει άλυτο, αλλά το μοντέλο WIFI προσφέρει μια συναρπαστική εξήγηση, συνδέοντάς τη με μία από τις πιο δραματικές φάσεις του σύμπαντος. Η περαιτέρω έρευνα ίσως αποκαλύψει όχι μόνο τη φύση της σκοτεινής ύλης, αλλά και τα μυστικά της γέννησης του σύμπαντος.
Εικόνα: Image by rawpixel.com on Freepik
