Bąble Fermiego kluczem do ciemnej materii? Naukowcy proponują rozwiązanie zagadki

wszechswiat, symulacja

Ke-Pan Xie oraz Kiyoharu Kawana z Seoul National University twierdzą, że kluczową rolę w genezie ciemnej materii mogą odgrywać tzw. bąble Fermiego. To właśnie one miałyby odpowiadać za powstanie miniaturowych czarnych dziur, które doprowadziły do pojawienia się ciemnej materii.

„Stwierdziliśmy, że w niektórych przypadkach bąble Fermiego są tak gęste, że fermiony znajdują się zbyt blisko siebie, co prowadzi do zapadnięcia się bąbla Fermiego w czarną dziurę” – stwierdził Ke-Pan Xie. Fermiony miałyby wchodzić w skład opisywanych bąbli.

Czytaj też: Po raz pierwszy zaobserwowano światło widzialne emitowane przez bąble Fermiego

Dwaj badacze proponują scenariusz, w myśl którego ciemna materia zdominowała wszechświat. Miało się to stać już na samym początku jego istnienia. Aby stworzyć model opisujący ówczesne wydarzenia, zaczęli od symulowania bardzo młodego, gorącego i gęstego wszechświata, w którym panujące warunki prowadziły do zachodzenia procesów niemożliwych do uzyskania współcześnie.

Bąble Fermiego miałyby być źródłem ciemnej materii wypełniającej wszechświat

Jednym z elementów proponowanego scenariusza jest tzw. pole skalarne. W miarę jak wszechświat się rozszerzał i ochładzał, pole skalarne przechodziło przemianę fazową, przekształcając się z jednego stanu mechaniki kwantowej w inny. Naukowcy twierdzą jednak, że taka przemiana nie nastąpiła w jednym momencie, lecz miała punktowy charakter – towarzyszyło jej powstanie niewielkich bąbelków.

Xie i Kawana nie poprzestali jednak na polu skalarnym. Dodali do swojego modelu nowy rodzaj fermionów, które nie były w stanie przeniknąć przez bąbelki powstające na skutek przemiany fazowej. Kiedy rzeczone bąbelki rosły, fermiony były coraz bardziej ściskane, ostatecznie przyjmujące formę bąbli Fermiego. Pomiędzy fermionami miało również zachodzić tzw. oddziaływanie Yukawy, które jest związane z polem skalarnym. W normalnych warunkach fermiony nie mają bowiem tendencji do ściskania się – tam było jednak odwrotnie.

Czytaj też: Kolejne obserwacje sugerują, że galaktyki wcale nie muszą zawierać ciemnej materii

Zgodnie z teorią Xie i Kawany, gdy oddziaływanie Yukawy zaczęło odgrywać rolę, niewielkich rozmiarów bąble Fermiego uległy zapadnięciu. W efekcie powstały ogromne ilości czarnych dziur. Obiekty te przetrwały proces przemiany fazowej, by ostatecznie wypełnić wszechświat ciemną materią. Ta istnieje do dziś i choć nie jesteśmy w stanie jej bezpośrednio zaobserwować, to można przypuszczać, że odpowiada ona za znaczącą część masy wszechświata.