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
19:23 Tre menn fremstilt for fengsling etter vold på Hadeland i helgen19:04 Frode Berg møtte etterretningssjef Morten Haga Lunde mandag18:55 Uføretrygdede på minstesats får ikke fri rettshjelp18:47 – Dronning Elizabeth er den ultimate feminist18:46 Over 100.000 barn internert i USA18:39 Ropstad kunne løftet en viktig debatt – men feilet18:31 Forslag om forbud mot machete sendes på høring17:58 Avduket i natt: Nå strømmer norske kunder til17:57 Tre personer er drept ved Walmart i Oklahoma17:51 Frode Berg vil snakke til pressen tirsdag kveld17:42 Kraftig økning i avskogingen i Amazonas17:38 WADA varsler Russland-dom i desember17:16 Mann tiltalt for å ha forsøkt å drepe naboen17:02 Staten ber DNB legge alle fakta om hvitvaskingsskandalen på bordet17:01 NHO får ikke Torp-hjelp: – Bussene står som spekkhoggere foran ankomsthallen16:57 Coop sponser ski-VM fram til 202516:49 Schumachers kone svarer kritikerne: – Vær så snill, dere må forstå16:33 Odd Kalsnes tiltalt for flere brudd på eiendomsmeglerloven16:26 Trump: – Vil vurdere å avgi vitnemål16:25 Spansk selskap får milliardkontrakt på E6-utbygging i Trøndelag16:16 PST-sjef avhørt om våpenoppbevaring15:46 Airbnb blir OL-partner – IOC lover miljøgevinst15:44 Død kvinne i Oslo var siktedes mor15:37 Jehovas vitner skal fortsatt få statsstøtte15:34 Flere drept i protester i Iran etter kraftig hopp i bensinprisen15:08 Heggem gir seg i Rosenborgs styre15:00 Kvinne skal ha blitt mishandlet med gassbrenner15:00 Tre personer siktet for vold på Hadeland i helgen14:48 Politiet slår alarm: 15.000 utlendingssaker ubehandlet14:30 Tolv skiskyttere til verdenscupåpningen i Östersund14:16 Trio kjemper om å bli årets trener i Eliteserien13:38 Tyrkisk flyselskap kjøper ti Boeing 737 MAX-fly13:36 Vestlige land støtter opposisjonens protester i Georgia13:35 Bolivia: Veisperringer fører til mangel på bensin og mat13:14 Platini dømmer VAR nord og ned13:13 Drapssiktet 27-åring ble tilbudt helsehjelp drapsdagen12:45 Emirates med milliardbestilling fra Airbus12:44 Norske stjerner før «hete-OL»: – Svært krevende kombinasjon12:44 Ungdomsskoleelever rammet av tåregass12:43 Tre smittet av svartedauden i Kina12:07 Åpningen av det nye Nasjonalmuseet er utsatt11:57 Catalonias regionale president forklarte seg i retten11:47 Været skaper trafikkproblemer igjen på Østlandet10:58 Tyskland skal bruke mer penger på forsvar10:57 Norsk konkursalarm: – Vi nærmer oss nivået under finanskrisen10:52 En person omkom da bru kollapset i Frankrike10:30 Norske elever får en mer praktisk skole10:24 Betydelig lavere strømpris i år enn i fjor10:17 Curling-EM: Norge fratatt seier etter bruk av feil kost09:53 Småbedriftene vil ha bukt med tilsynsvelde09:39 Lagerbäck gjør fire endringer mot Malta09:38 Språkprisen til Kristin Fridtun09:22 Ronaldo avviser strid med Sarri: – Medieskapt09:20 Johannes om Johannes: – Han har giv og glød til å bli best09:08 Togreisende på Østlandet mer misfornøyd enn før08:11 Selvaag Bolig varsler utbytte på 2 milliarder kroner08:09 Demonstranter prøvde å rømme omringet universitet etter voldelig natt07:10 Fossilfunn trekker teori om oppreist gange i tvil06:40 UEFA-statistikken disser Norges ungdomsrevolusjon06:06 Politiet: Ti personer skutt på fest i California - fire av dem er døde06:00 Elvestuen smeller døra igjen – vil ikke ha innspill til klimaplan05:54 Dette skjedde i natt05:51 Lundteigen vil ta dykkersaken til Stortinget05:50 Dette skjer i dag05:47 Rouhani beskylder demonstranter for vandalisme04:59 USA fordømmer uberettiget maktbruk i Hongkong04:19 Få opplever at ledelsen tar metoo-grep før julebordsesongen04:19 Barns rettigheter blir bedre, men nye farer har oppstått03:11 Eksplosjon i rekkehus i Helsingborg03:08 Dobbelt så mange cruiseanløp ventes i Kristiansand03:07 Chiles president fordømmer politiets voldsbruk02:31 Bolivias midlertidige regjering varsler snarlig nyvalg01:48 Russland vil frigi ukrainske marineskip01:46 Florø-drapet: Politiet har ikke fått avhørt drapssiktet 27-åring01:10 Donald Tusk blir trolig ny leder for de konservative i Europa01:00 NHO mener tariffsystemet må fornyes00:59 Politi stormer universitet i Hongkong00:52 Politiet i Panama jakter gjerningsmann etter overfall mot nordmenn på seiltur23:45 Norsk politi krever brødre utlevert fra Dubai23:04 Enormt prishopp på legemidler i Danmark22:42 Nordisk ministerråd bevilger 700.000 til kvensk og karelsk ungdomsprosjekt22:28 To personer amok på pizzeria – gikk til angrep på både kunder og ansatte21:40 Feiring av Fløyelsrevolusjon overskygget av protester20:40 NRK: Familien forsøker å få IS-søstrene fra Bærum til Somaliland20:30 Venezia rammet av ny flom20:12 Maren Mjelde sikret seier og tabelledelse for Chelsea – 38.262 så Arsenal slå Tottenham19:40 Ny snøalarm og gult farevarsel: Venter 20-30 centimeter nysnø18:41 Politiet i Hongkong advarer om at de kan komme til å skyte18:22 To personer pågrepet for mishandling av kvinne i Fredrikstad18:21 Ingen visste hvem gutten på bildet var. Så kom det inn tips17:48 Britisk presse fordømmer prins Andrew etter BBC-intervju17:02 Kongle-rekord kan gi over 500 millioner skogplanter16:48 Professor garanterer at Donald Trump taper neste presidentvalg16:47 Sverige vil øke beredskapen etter svinepest-utbrudd15:59 Thingnes Bø om Fourcade-duellen: – Han har vunnet denne helgen15:09 Lagerbäck varsler endringer i laget, kritiserer betingelsene14:45 245 personer ble pågrepet under gule vester-demonstrasjoner i Frankrike14:35 Beklager oppførsel: – Utrolig uansvarlig og forferdelig dumt gjort13:29 Valgfusk og ingen reell opposisjon i valget i Hviterussland13:17 Olsbu Røiseland fikk bekreftet magefølelsen
Siste nytt
19:23NorgeTre menn fremstilt for fengsling etter vold på Hadeland i helgen19:04NorgeFrode Berg møtte etterretningssjef Morten Haga Lunde mandag18:55NorgeUføretrygdede på minstesats får ikke fri rettshjelp18:47Verden– Dronning Elizabeth er den ultimate feminist18:46VerdenOver 100.000 barn internert i USA18:39Helse og livsstilRopstad kunne løftet en viktig debatt – men feilet18:31NorgeForslag om forbud mot machete sendes på høring17:58MotorAvduket i natt: Nå strømmer norske kunder til17:57VerdenTre personer er drept ved Walmart i Oklahoma17:51NorgeFrode Berg vil snakke til pressen tirsdag kveld17:42VerdenKraftig økning i avskogingen i Amazonas17:38SportWADA varsler Russland-dom i desember17:16NorgeMann tiltalt for å ha forsøkt å drepe naboen17:02NorgeStaten ber DNB legge alle fakta om hvitvaskingsskandalen på bordet17:01PengerNHO får ikke Torp-hjelp: – Bussene står som spekkhoggere foran ankomsthallen16:57SportCoop sponser ski-VM fram til 202516:49SportSchumachers kone svarer kritikerne: – Vær så snill, dere må forstå16:33PengerOdd Kalsnes tiltalt for flere brudd på eiendomsmeglerloven16:26VerdenTrump: – Vil vurdere å avgi vitnemål16:25PengerSpansk selskap får milliardkontrakt på E6-utbygging i Trøndelag16:16NorgePST-sjef avhørt om våpenoppbevaring15:46SportAirbnb blir OL-partner – IOC lover miljøgevinst15:44NorgeDød kvinne i Oslo var siktedes mor15:37NorgeJehovas vitner skal fortsatt få statsstøtte15:34VerdenFlere drept i protester i Iran etter kraftig hopp i bensinprisen15:08SportHeggem gir seg i Rosenborgs styre15:00NorgeKvinne skal ha blitt mishandlet med gassbrenner15:00NorgeTre personer siktet for vold på Hadeland i helgen14:48NorgePolitiet slår alarm: 15.000 utlendingssaker ubehandlet14:30SportTolv skiskyttere til verdenscupåpningen i Östersund14:16SportTrio kjemper om å bli årets trener i Eliteserien13:38PengerTyrkisk flyselskap kjøper ti Boeing 737 MAX-fly13:36VerdenVestlige land støtter opposisjonens protester i Georgia13:35VerdenBolivia: Veisperringer fører til mangel på bensin og mat13:14SportPlatini dømmer VAR nord og ned13:13NorgeDrapssiktet 27-åring ble tilbudt helsehjelp drapsdagen12:45PengerEmirates med milliardbestilling fra Airbus12:44SportNorske stjerner før «hete-OL»: – Svært krevende kombinasjon12:44NorgeUngdomsskoleelever rammet av tåregass12:43VerdenTre smittet av svartedauden i Kina12:07KulturÅpningen av det nye Nasjonalmuseet er utsatt11:57PolitikkCatalonias regionale president forklarte seg i retten11:47NorgeVæret skaper trafikkproblemer igjen på Østlandet10:58VerdenTyskland skal bruke mer penger på forsvar10:57PengerNorsk konkursalarm: – Vi nærmer oss nivået under finanskrisen10:52VerdenEn person omkom da bru kollapset i Frankrike10:30NorgeNorske elever får en mer praktisk skole10:24PengerBetydelig lavere strømpris i år enn i fjor10:17SportCurling-EM: Norge fratatt seier etter bruk av feil kost09:53PolitikkSmåbedriftene vil ha bukt med tilsynsvelde09:39SportLagerbäck gjør fire endringer mot Malta09:38KulturSpråkprisen til Kristin Fridtun09:22SportRonaldo avviser strid med Sarri: – Medieskapt09:20SportJohannes om Johannes: – Han har giv og glød til å bli best09:08ReiseTogreisende på Østlandet mer misfornøyd enn før08:11PengerSelvaag Bolig varsler utbytte på 2 milliarder kroner08:09VerdenDemonstranter prøvde å rømme omringet universitet etter voldelig natt07:10VerdenFossilfunn trekker teori om oppreist gange i tvil06:40SportUEFA-statistikken disser Norges ungdomsrevolusjon06:06VerdenPolitiet: Ti personer skutt på fest i California - fire av dem er døde06:00NorgeElvestuen smeller døra igjen – vil ikke ha innspill til klimaplan05:54NorgeDette skjedde i natt05:51NorgeLundteigen vil ta dykkersaken til Stortinget05:50NorgeDette skjer i dag05:47VerdenRouhani beskylder demonstranter for vandalisme04:59VerdenUSA fordømmer uberettiget maktbruk i Hongkong04:19NorgeFå opplever at ledelsen tar metoo-grep før julebordsesongen04:19VerdenBarns rettigheter blir bedre, men nye farer har oppstått03:11VerdenEksplosjon i rekkehus i Helsingborg03:08NorgeDobbelt så mange cruiseanløp ventes i Kristiansand03:07PolitikkChiles president fordømmer politiets voldsbruk02:31PolitikkBolivias midlertidige regjering varsler snarlig nyvalg01:48VerdenRussland vil frigi ukrainske marineskip01:46NorgeFlorø-drapet: Politiet har ikke fått avhørt drapssiktet 27-åring01:10VerdenDonald Tusk blir trolig ny leder for de konservative i Europa01:00NorgeNHO mener tariffsystemet må fornyes00:59VerdenPoliti stormer universitet i Hongkong00:52VerdenPolitiet i Panama jakter gjerningsmann etter overfall mot nordmenn på seiltur23:45NorgeNorsk politi krever brødre utlevert fra Dubai23:04VerdenEnormt prishopp på legemidler i Danmark22:42NorgeNordisk ministerråd bevilger 700.000 til kvensk og karelsk ungdomsprosjekt22:28NorgeTo personer amok på pizzeria – gikk til angrep på både kunder og ansatte21:40VerdenFeiring av Fløyelsrevolusjon overskygget av protester20:40NorgeNRK: Familien forsøker å få IS-søstrene fra Bærum til Somaliland20:30VerdenVenezia rammet av ny flom20:12SportMaren Mjelde sikret seier og tabelledelse for Chelsea – 38.262 så Arsenal slå Tottenham19:40NorgeNy snøalarm og gult farevarsel: Venter 20-30 centimeter nysnø18:41VerdenPolitiet i Hongkong advarer om at de kan komme til å skyte18:22NorgeTo personer pågrepet for mishandling av kvinne i Fredrikstad18:21Helse og livsstilIngen visste hvem gutten på bildet var. Så kom det inn tips17:48VerdenBritisk presse fordømmer prins Andrew etter BBC-intervju17:02NorgeKongle-rekord kan gi over 500 millioner skogplanter16:48VerdenProfessor garanterer at Donald Trump taper neste presidentvalg16:47VerdenSverige vil øke beredskapen etter svinepest-utbrudd15:59SportThingnes Bø om Fourcade-duellen: – Han har vunnet denne helgen15:09SportLagerbäck varsler endringer i laget, kritiserer betingelsene14:45Verden245 personer ble pågrepet under gule vester-demonstrasjoner i Frankrike14:35NorgeBeklager oppførsel: – Utrolig uansvarlig og forferdelig dumt gjort13:29PolitikkValgfusk og ingen reell opposisjon i valget i Hviterussland13:17SportOlsbu Røiseland fikk bekreftet magefølelsen
Populært