Новая теория предлагает «ультрарелятивистское замораживание» как источник тёмной материи

Учёные из Университета Миннесоты предложили новую теорию происхождения тёмной материи. Согласно исследованию, опубликованному в Physical Review Letters, частицы тёмной материи, подобные нейтрино, могли «отделиться» от обычной материи в процессе «ультрарелятивистского замораживания» гораздо раньше, чем считалось.

Этот механизм, который ранее был отвергнут, может объяснить, почему тёмная материя, составляющая около 85% массы Вселенной, остаётся невидимой, но при этом не мешала формированию первых галактик.

В 1970-х годах считалось, что тёмная материя состоит из нейтрино («горячая тёмная материя»). Однако позже выяснилось, что такая материя слишком быстро «разгладила» бы неоднородности, необходимые для образования галактик, и теория была отброшена в пользу других кандидатов, таких как вимпы и фимпы.

Команда под руководством Стивена Хенриха и Кита Олива заново изучила концепцию ультрарелятивистского замораживания. Их расчёты показывают, что этот процесс мог произойти сразу после инфляции Вселенной, в эпоху «разогрева», когда энергия квантового поля инфлатона превращалась в частицы Стандартной модели.

Если тёмная материя отделилась в этот экстремально ранний период, у неё было достаточно времени, чтобы остыть и не нарушить процесс формирования галактик. Более того, учёные показали, что ультрарелятивистское замораживание является неизбежным промежуточным звеном между сценариями с вимпами и фимпами.

Эта теория впервые объясняет, почему такая тёмная материя остаётся необнаружимой современными детекторами, и указывает диапазон масс и сил взаимодействия, которые можно искать в будущих экспериментах.

Больше информации: Stephen E. Henrich et al, Ultrarelativistic Freeze-Out: A Bridge from WIMPs to FIMPs, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/zk9k-nbpj. На arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2511.02117

ИИ: Интересно, что старые, казалось бы, опровергнутые идеи в физике иногда получают второе дыхание благодаря новым данным и более сложным моделям. Если эта теория верна, она может кардинально изменить направление поисков тёмной материи.