Холодную темную материю связали с конденсатом Бозе-Эйнштейна

Результаты компьютерного моделирования (a) и наблюдений (b)
Изображение: Nature

Физики из Тайваня и Испании смоделировали темную материю как бозе-эйнштейновский конденсат вещества. Свое исследование авторы опубликовали в журнале Nature Physics, а кратко с ним можно ознакомиться на сайте Университета Страны Басков.

Ученые пришли к выводу, что возмущения бозе-эйнштейновского конденсата легких бозонов холодной темной материи привели к современной наблюдаемой крупномасштабной структуре распределения этого вещества во Вселенной. В своем исследовании физики моделировали вещество темной материи в качестве холодной квантовой жидкости, находящейся в состоянии конденсата Бозе-Эйнштейна.

Компьютерная симуляция, проводимая учеными, позволила установить, что в центре большинства карликовых галактик имеются ядра, происхождение которых связано с образованием стоячих волн в результате возмущения вещества темной материи.

Темная материя — вещество во Вселенной, которое не участвует в электромагнитном, но проявляет себя в гравитационном взаимодействиях; на нее приходится, по данным WMAP, около 22 процентов общей плотности Вселенной. Такая материя состоит, по мнению ученых, из горячего, теплого и холодного вещества, в зависимости от скорости движения частиц. В качестве кандидатов на роль частиц холодной темной материи ученые предлагают, например, вимпы — массивные частицы, участвующие только в слабом и гравитационном взаимодействиях.

Конденсат Бозе-Эйнштейна — состояние вещества из бозонов, находящихся при температуре, близкой к абсолютному нулю. В этой фазе квантовые эффекты, имеющие место на микроскопическом уровне, начинают проявляться на макроскопическом: приближенно, все вещество конденсата ведет себя как одна макроскопическая квантовая частица.

Исследование ученых позволяет по-новому взглянуть на механизм образования наблюдаемых крупномасштабных структур во Вселенной. Объяснение распределения вещества холодной темной материи с квантовых позиций открывает новые возможности в интерпретации событий, происходивших на начальных этапах эволюции Вселенной.