Ny teori: Forsker mener mørk materie kan ha blitt til i øyeblikket etter Big Bang

Forskere leter etter mørk materie i ligningene sine, i eksperimenter og ved å observere strukturen i universet. (Illustrasjon: GiroScience / Shutterstock / NTB scanpix).
Forskere leter etter mørk materie i ligningene sine, i eksperimenter og ved å observere strukturen i universet. (Illustrasjon: GiroScience / Shutterstock / NTB scanpix).

Forskerne presenterer en ny modell der mørk materie oppstår i de brøkdelene av et sekund som kalles inflasjonen under Big Bang.

Forskere har målt at hele 80 prosent av massen i universet må bestå av noe ukjent. Dette ukjente kalles mørk materie. Hva er det og hvordan oppsto det?

I en ny forskningsartikkel i tidsskriftet Physical Review Letters, presenterer forskeren Tommi Tenkanen en ny modell for hvordan mørk materie kan ha blitt til og hvor forskere kan lete.

Han viser gjennom matematiske beregninger at mørk materie i teorien kan ha blitt skapt under den kosmiske inflasjonen, øyeblikket rett etter Big Bang da universet utvidet seg i en voldsom fart.

Da var universet 0, 0000000000000000000000000000000001 (34 desimaler) sekunder gammelt og, doblet sin størrelse minst 90 ganger. Etter inflasjonen fortsatte universet å ekspandere, men ikke fullt så raskt og senere kjølnet det, og materie ble dannet.

I løpet av det første kvarteret ble hydrogen- og heliumatomkjerner dannet, og da universet var cirka 400 000 år gammelt, ble elektroner fanget inn av atomkjernene og dannet atomer.

Det som skjedde ett sekund etter universet oppstod, har forskere god peiling på. Men det som kom før, grubler fysikere fremdeles over.

«Eldre» enn Big Bang?

Inflasjonen kan ha ledet til dannelsen av spesielle partikler som kalles skalarer. Bare en slik skalar er kjent: Higgs-bosonet.

– Vi vet ikke hva mørk materie er, men om det har noe med skalarpartikler å gjøre, så kan det være eldre enn Big Bang, sier Tenkanen i en pressemelding fra universitetet.

Han er forsker ved amerikanske Johns Hopkins University.

Når Tenkanen her bruker betegnelsen «eldre enn Big Bang» så er det et spørsmål om hvordan man definerer det store smellet.

– Forfatteren snakker her om Big Bang som perioden etter inflasjonen. Det er nok en del som vil være enig med han når det gjelder begrepsbruk, andre vil si at inflasjonen også er en del av Big Bang, sier professor ved Universitetet i Oslo og fysiker, Are Raklev, til forskning.no.

Ny tanke

– Dersom mørk materie virkelig er en rest etter Big Bang, så burde forskere ha funnet det i eksperimenter allerede, sier Tenkanen.

Han mener det kan ha blitt dannet under inflasjonen, og har utarbeidet matematikk som kan støtte dette.

– Den nye studien viser at forskere har oversett det enkleste matematiske scenarioet for opprinnelsen, sier han.

Are Raklev har kikket på den nye artikkelen.

– Tanken hans om produksjonen i inflasjon er så vidt jeg vet ny, sier Raklev.

– Han bruker en ganske enkel modell av mørk materie og argumenterer for at det er et forhold mellom det klassiske teorien og de kvantemekaniske effektene som til sammen klarer å skape mørk materie, det er jo interessant.

Få å få det til bruker han såkalte skalarfelt.

– Her finnes det mange dårlige vitser. En kjent kosmolog pleide i mange år å holde foredrag om kosmologi. Han snakket om hvordan man skulle løse de store spørsmålene som mørk energi, inflasjon og mørk materie med forskjellige modeller som brukte skalarfelt. Etter han hadde snakket om dette så viste han en slide med tittel «Alle de kjente elementære skalarfeltene». Det var en hvit side.

– Du kan ikke ta den vitsen lenger, fordi vi har funnet et elementært skalarfelt, Higgs. Men det han prøver å si er at vi bruker disse skalarfeltene mest fordi de er enkle å regne med. Men problemet er bare at partikkelfysikere har et annet forhold til skalarfelt, fordi vi tenker ikke på dem som felt men som partikler. Vi synes det er masse problemer med skalarfelt.

Hva en partikkel egentlig er er nemlig ikke så lett for fysikerne å definere.

Les også: Hva er egentlig en elementærpartikkel?

Mulig å teste ved å observere universet

Det vil være mulig å teste om Tenkanens idé stemmer overens med observasjoner av hvordan mørk materie er fordelt rundt i universet.

– Selv om denne typen mørk materie er for unnvikende til å bli funnet i partikkeleksperimenter, kan den avsløre sin tilstedeværelse i astronomiske observasjoner. Vi vil snart lære mer om opprinnelsen til mørk materie når Euclid-satellitten blir skutt opp i 2022. Det kommer til å bli veldig spennende å se hva den vil avsløre om mørk materie, og om funnene kan brukes til å kikke inn i tiden før Big Bang.

Raklev sier at strukturformen i det tidlige universet sier noe om hvordan materien har klumpet seg sammen.

– Det er noe vi kan studere i dag. Den klumpinga er årsaken til at vi finnes. For å få stjerner så må du ha områder i universet som er litt tettere enn de andre slik at de trekker seg sammen under gravitasjonen, forklarer Raklev.

– Fordi vi antar at det meste av universet er mørk materie, så må mesteparten av klumpinga være klumping av mørk materie, fortsetter han.

Her er det interessant å se på dannelsen av galakser, men også hvordan galaksene er fordelt på stor skala. Hvordan de danner galaksehoper.

Det skalarfeltet med den tilhørende partikkelen som Tenkanen foreslår, er nemlig veldig vanskelig å detektere på noen som helst måte.

– Det er den store terroren med mørk materie, at det bare har gravitasjonelle interaksjoner med resten av universet. For da vil det nesten være umulig å finne det, vi vil bare se avtrykket.

– Så dere partikkelforskere håper det er noe annet?

– Ja, vi håper på noe litt annet.

Referanse:

Tommi Tenkanen: "Dark Matter from Scalar Field Fluctuations". Physical Review Letters, 7. august 2019. Sammendrag.

Les også:
Fremdeles ingen spor etter mørk materie
Hva er egentlig antimaterie?

Denne saken ble først publisert i Forskning.no

Mer fra ABC Nyheter
Siste fra forsiden
01:45 23 evakuert så langt etter uværet i Olden – krisestab satt01:40 Trump sier USA er klare til å svare på angrepet mot Saudi-Arabia01:20 Oljeprisen stiger kraftig etter angrepet mot Saudi-Arabias oljeproduksjon00:42 Valdresflye stengt på grunn av uværet00:20 Trump tilbyr å bruke USAs oljereserver23:37 Latvier døde i båtulykke i Averøy23:35 Én død i skyting utenfor København22:33 Uværet fører til evakuering: - Folk kan bli innesperret22:04 Pellegrino og Kristiansund straffet formsvake Brann21:45 USA og Tyrkia med felles patruljer i ny buffersone i Syria21:43 Israel godkjenner ny bosetning to dager før valget20:51 Frp-nestleder Søviknes ferdig som ordfører20:23 Viking med sterk hjemmeseier over Odd20:22 Mjøndalen nærmere nedrykk tross poeng i Haugesund20:22 Stabæk kapret sterkt poeng mot Bodø/Glimt20:20 Molde utnyttet Glimt-poengtap og økte tabelledelsen20:19 Moses Mawa frelste Godset med viktig seier over bunnrival Ranheim19:48 Golfesset Suzann Pettersen legger opp19:34 Mann i 20-årene omkom etter trafikkulykke i Nannestad19:32 Assad kunngjør amnesti19:31 Trump fortsatt åpen for å møte Irans president18:40 Siv Jensen ber Grande rydde opp i Venstre18:21 Populær politiker kastet ut av bompengepartiet17:32 Sverige ruster kraftig opp: – Jorden skjelver under våre føtter17:30 Boris Johnson spår at Storbritannia vil løsrive seg som «Hulken»16:12 Person skadd i båtulykke i Averøy16:03 Ingen kilometergodtgjørelse for elsparkesykkel14:50 – Vi pleide å leke gjemsel her i skogen14:07 Mann i 70-årene bundet i hjemmet av to eller flere gjerningsmenn13:31 Gutt (2) kritisk skadd etter fall i elv i Steinkjer13:09 Kenyaner satte ny verdensrekord i halvmaraton12:58 Oljeprisen kan stige etter angrep i Saudi-Arabia12:34 Mange rammet av strømbrudd i Agder12:22 Gulltoalett stjålet fra Churchills fødested11:22 AUF-hateren har spredd avføring og dødstrusler i 30 år – nå er han dømt11:03 – Det er et økende måkehat i Norge10:50 Forskere med en visjon om én vaksine for alt – livet ut10:18 Litauer for retten for bildrap i Sandefjord10:09 Brannvesenet har kontroll på brann i enebolig i Soknedal09:30 Uvær i Sør-Norge – flere veier og fjelloverganger er stengt09:27 Ingvild Flugstad Østberg: – Jeg ventet på smellen07:51 Svart hull i midten av Melkeveien har stor appetitt07:32 Brann i bygård i Oslo slukket06:54 Australske byer risikerer å gå tomme for vann06:45 Stjernedryss for Ødegaard: Toppkarakter over alt06:17 Lærer tiltalt for seksuell omgang med elev06:08 Dette skjer i dag05:30 Dette skjedde i natt05:06 Bahamas slapp unna med kraftig regn da nytt uvær truet05:05 Ingen alvorlige hendelser på Vestlandet tross uvær04:13 Over halvparten av kvinnelige bartendere utsatt for trakassering04:04 Sanders avlyser valgkampmøter for å skåne stemmen03:25 Carl I. Hagen mener Frp bør stille ultimatum til regjeringen02:50 Jevn Hovland klatret på plasseringen02:29 Sterke tall for turistnæringen på Vestlandet01:44 Halve Saudi-Arabias oljeproduksjon rammet av droneangrep01:41 Elevrekord ved folkehøgskolene00:39 Mann pågrepet for ildspåsettelse og biltyveri i Hedmark23:05 Uværshelg i Sør-Norge: Varsler flom, jordskred, kraftig regn, vind og snø22:34 Folk på Vestlandet bes holde seg innendørs22:23 Legendarisk Porsche opp i flammer ved Tusenfryd21:28 Britisk politi på jakt etter stjålet gulltoalett21:24 Hundebutikkeier: – Hvis det fortsetter sånn her, må jeg ta nye grep for å overleve21:05 Ung mann knivstukket i Sandnes, to pågrepet20:42 Ødegaard matchvinner da Real Sociedad slo serielederen20:21 Frp reagerer på Raja-karakteristikk: – Det er spinnvilt20:20 To personer pågrepet i Oslo for vold mot bussjåfør20:16 Johnsen frelste Rosenborg med to perlescoringer19:41 Flytende russisk atomkraftverk på plass i Sibir19:22 MDG vil ha samtaler med Venstre i Oslo18:55 – Saudi-Arabias oljeproduksjon kan være halvert18:36 Fire til arresten etter supporterbråk i Trondheim18:08 Etterlengtet opptur for Solskjær: United slet seg til 1-0-seier over Leicester17:51 Angrende Cameron bekymret for hva som vil skje videre med Storbritannia17:24 Høyre-statsråd om klimamål han selv har styrket: – Aldri vært fan16:10 Trump: Hamza bin Laden er død15:57 Bonde tok seg ut på jordet – møtt av skrekksyn15:56 Vålerenga spilte seg inn i gullkampen da Sandviken misbrukte sjansen til å legge press på LSK15:53 Øvrevoll Hosle ydmyket Byåsen15:52 Seks omkom i uværet i Spania15:50 Spitse-dobbel for Vålerenga15:49 Stortap for Snøgg15:48 Poengdeling mellom Trondheims-Ørn og Lyn15:22 Mané prikket inn Liverpools perfekte seriestart15:20 Dødsulykke i garasjeanlegg i Oslo14:56 Real Madrid slapp med skrekken14:53 Elyounoussi debuterte med målgivende da Celtic befestet tabelltoppen14:53 Ny leder for Frihetspartiet i Østerrike14:49 Grei-seier over Kaupanger14:45 Barneskoleelever har fått påvist smittsom tarminfeksjon14:43 Afrikanske ledere tar farvel med Mugabe14:39 Ruud sendte Norge videre i Davis Cup14:30 Europa holder ledelsen, Tutta får ny sjanse i Solheim14:27 To asteroider passerer Jorden14:18 Kjempesmell for Høyre i Norges mest folkerike kommuner13:46 Telenor-feil er rettet13:36 Person i omsorgsbolig glemt på do i flere timer13:19 Motocrossfører til sykehus etter ulykke i Oppdal13:16 Han så ni personer dø i sin celle. Nå vil han hjelpe ungdommen13:16 Skiftet barnas navn for å unngå hets - det utløste mer hat
Siste nytt
01:45Norge23 evakuert så langt etter uværet i Olden – krisestab satt01:40VerdenTrump sier USA er klare til å svare på angrepet mot Saudi-Arabia01:20VerdenOljeprisen stiger kraftig etter angrepet mot Saudi-Arabias oljeproduksjon00:42NorgeValdresflye stengt på grunn av uværet00:20VerdenTrump tilbyr å bruke USAs oljereserver23:37NorgeLatvier døde i båtulykke i Averøy23:35VerdenÉn død i skyting utenfor København22:33NorgeUværet fører til evakuering: - Folk kan bli innesperret22:04SportPellegrino og Kristiansund straffet formsvake Brann21:45VerdenUSA og Tyrkia med felles patruljer i ny buffersone i Syria21:43VerdenIsrael godkjenner ny bosetning to dager før valget20:51PolitikkFrp-nestleder Søviknes ferdig som ordfører20:23SportViking med sterk hjemmeseier over Odd20:22SportMjøndalen nærmere nedrykk tross poeng i Haugesund20:22SportStabæk kapret sterkt poeng mot Bodø/Glimt20:20SportMolde utnyttet Glimt-poengtap og økte tabelledelsen20:19SportMoses Mawa frelste Godset med viktig seier over bunnrival Ranheim19:48SportGolfesset Suzann Pettersen legger opp19:34NorgeMann i 20-årene omkom etter trafikkulykke i Nannestad19:32VerdenAssad kunngjør amnesti19:31VerdenTrump fortsatt åpen for å møte Irans president18:40PolitikkSiv Jensen ber Grande rydde opp i Venstre18:21PolitikkPopulær politiker kastet ut av bompengepartiet17:32VerdenSverige ruster kraftig opp: – Jorden skjelver under våre føtter17:30PolitikkBoris Johnson spår at Storbritannia vil løsrive seg som «Hulken»16:12NorgePerson skadd i båtulykke i Averøy16:03NorgeIngen kilometergodtgjørelse for elsparkesykkel14:50Verden– Vi pleide å leke gjemsel her i skogen14:07NorgeMann i 70-årene bundet i hjemmet av to eller flere gjerningsmenn13:31NorgeGutt (2) kritisk skadd etter fall i elv i Steinkjer13:09SportKenyaner satte ny verdensrekord i halvmaraton12:58VerdenOljeprisen kan stige etter angrep i Saudi-Arabia12:34NorgeMange rammet av strømbrudd i Agder12:22VerdenGulltoalett stjålet fra Churchills fødested11:22NorgeAUF-hateren har spredd avføring og dødstrusler i 30 år – nå er han dømt11:03Norge– Det er et økende måkehat i Norge10:50Helse og livsstilForskere med en visjon om én vaksine for alt – livet ut10:18NorgeLitauer for retten for bildrap i Sandefjord10:09NorgeBrannvesenet har kontroll på brann i enebolig i Soknedal09:30NorgeUvær i Sør-Norge – flere veier og fjelloverganger er stengt09:27SportIngvild Flugstad Østberg: – Jeg ventet på smellen07:51VerdenSvart hull i midten av Melkeveien har stor appetitt07:32NorgeBrann i bygård i Oslo slukket06:54VerdenAustralske byer risikerer å gå tomme for vann06:45SportStjernedryss for Ødegaard: Toppkarakter over alt06:17NorgeLærer tiltalt for seksuell omgang med elev06:08NorgeDette skjer i dag05:30NorgeDette skjedde i natt05:06VerdenBahamas slapp unna med kraftig regn da nytt uvær truet05:05NorgeIngen alvorlige hendelser på Vestlandet tross uvær04:13NorgeOver halvparten av kvinnelige bartendere utsatt for trakassering04:04VerdenSanders avlyser valgkampmøter for å skåne stemmen03:25PolitikkCarl I. Hagen mener Frp bør stille ultimatum til regjeringen02:50SportJevn Hovland klatret på plasseringen02:29NorgeSterke tall for turistnæringen på Vestlandet01:44VerdenHalve Saudi-Arabias oljeproduksjon rammet av droneangrep01:41NorgeElevrekord ved folkehøgskolene00:39NorgeMann pågrepet for ildspåsettelse og biltyveri i Hedmark23:05NorgeUværshelg i Sør-Norge: Varsler flom, jordskred, kraftig regn, vind og snø22:34NorgeFolk på Vestlandet bes holde seg innendørs22:23NorgeLegendarisk Porsche opp i flammer ved Tusenfryd21:28VerdenBritisk politi på jakt etter stjålet gulltoalett21:24NorgeHundebutikkeier: – Hvis det fortsetter sånn her, må jeg ta nye grep for å overleve21:05NorgeUng mann knivstukket i Sandnes, to pågrepet20:42SportØdegaard matchvinner da Real Sociedad slo serielederen20:21PolitikkFrp reagerer på Raja-karakteristikk: – Det er spinnvilt20:20NorgeTo personer pågrepet i Oslo for vold mot bussjåfør20:16SportJohnsen frelste Rosenborg med to perlescoringer19:41VerdenFlytende russisk atomkraftverk på plass i Sibir19:22PolitikkMDG vil ha samtaler med Venstre i Oslo18:55Verden– Saudi-Arabias oljeproduksjon kan være halvert18:36SportFire til arresten etter supporterbråk i Trondheim18:08SportEtterlengtet opptur for Solskjær: United slet seg til 1-0-seier over Leicester17:51PolitikkAngrende Cameron bekymret for hva som vil skje videre med Storbritannia17:24PolitikkHøyre-statsråd om klimamål han selv har styrket: – Aldri vært fan16:10VerdenTrump: Hamza bin Laden er død15:57VerdenBonde tok seg ut på jordet – møtt av skrekksyn15:56SportVålerenga spilte seg inn i gullkampen da Sandviken misbrukte sjansen til å legge press på LSK15:53SportØvrevoll Hosle ydmyket Byåsen15:52VerdenSeks omkom i uværet i Spania15:50SportSpitse-dobbel for Vålerenga15:49SportStortap for Snøgg15:48SportPoengdeling mellom Trondheims-Ørn og Lyn15:22SportMané prikket inn Liverpools perfekte seriestart15:20NorgeDødsulykke i garasjeanlegg i Oslo14:56SportReal Madrid slapp med skrekken14:53SportElyounoussi debuterte med målgivende da Celtic befestet tabelltoppen14:53VerdenNy leder for Frihetspartiet i Østerrike14:49SportGrei-seier over Kaupanger14:45NorgeBarneskoleelever har fått påvist smittsom tarminfeksjon14:43VerdenAfrikanske ledere tar farvel med Mugabe14:39SportRuud sendte Norge videre i Davis Cup14:30SportEuropa holder ledelsen, Tutta får ny sjanse i Solheim14:27VerdenTo asteroider passerer Jorden14:18NorgeKjempesmell for Høyre i Norges mest folkerike kommuner13:46NorgeTelenor-feil er rettet13:36NorgePerson i omsorgsbolig glemt på do i flere timer13:19NorgeMotocrossfører til sykehus etter ulykke i Oppdal13:16VerdenHan så ni personer dø i sin celle. Nå vil han hjelpe ungdommen13:16NorgeSkiftet barnas navn for å unngå hets - det utløste mer hat
Populært