นักวิจัยจากรัสเซียสามารถวัดปริมาณได้เป็นครั้งแรกสสารมืดจักรวาลได้สูญเสียไปตั้งแต่บิ๊กแบงเมื่อประมาณ 13.7 พันล้านปีก่อน และคำนวณว่าสสารมืดมากถึง 5 เปอร์เซ็นต์อาจเสื่อมสภาพลงได้
การค้นพบนี้สามารถอธิบายหนึ่งในความลึกลับที่ใหญ่ที่สุดในฟิสิกส์ได้ - เหตุใดจักรวาลของเราจึงดูเหมือนจะทำงานในลักษณะที่แตกต่างไปเล็กน้อยจากที่เคยเกิดขึ้นในช่วงไม่กี่ปีหลังบิ๊กแบง และยังสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกว่าจักรวาลอาจมีวิวัฒนาการต่อไปในอนาคตได้อย่างไร .
"ความแตกต่างระหว่างพารามิเตอร์ทางจักรวาลวิทยาในจักรวาลสมัยใหม่และจักรวาลหลังจากบิกแบงไม่นาน สามารถอธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าสัดส่วนของสสารมืดลดลง"ผู้ร่วมเขียน Igor Tkachev กล่าวจากสถาบันวิจัยนิวเคลียร์ในกรุงมอสโก
“ตอนนี้เราเป็นครั้งแรกที่สามารถคำนวณได้ว่าสสารมืดสามารถสูญเสียไปได้มากเพียงใด และส่วนประกอบที่ไม่เสถียรจะมีขนาดสอดคล้องกันเท่าใด”
ที่ความลึกลับรอบสสารมืดถูกนำขึ้นมาครั้งแรกในช่วงทศวรรษปี 1930 เมื่อนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์สังเกตว่ากาแลคซีเคลื่อนที่ในลักษณะแปลก ๆ ดูเหมือนว่าอยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงมากกว่าที่จะอธิบายได้ด้วยสสารและพลังงานที่มองเห็นได้ในจักรวาล
แรงโน้มถ่วงนี้ต้องมาจากที่ไหนสักแห่ง ดังนั้น นักวิจัยจึงได้คิดค้น 'สสารมืด' รูปแบบใหม่ขึ้นมาเพื่ออธิบายมวลที่มองไม่เห็นซึ่งรับผิดชอบต่อสิ่งที่พวกเขากำลังพบเห็น
ณ ขณะนี้สมมติฐานปัจจุบันระบุว่าจักรวาลประกอบด้วยสสารปกติร้อยละ 4.9 ซึ่งเป็นสิ่งที่เรามองเห็น เช่น กาแล็กซีและดวงดาว มีสสารมืดร้อยละ 26.8 และสสารมืดร้อยละ 68.3พลังงานมืดซึ่งเป็นพลังงานประเภทสมมุติที่แพร่กระจายไปทั่วจักรวาล และอาจเป็นสาเหตุต่อการขยายตัวของจักรวาล
แม้ว่าสสารส่วนใหญ่ที่ทำนายว่าจะมีอยู่ในจักรวาลนั้นแท้จริงแล้วมืดมีคนรู้น้อยมากเกี่ยวกับสสารมืด ที่จริงแล้ว นักวิทยาศาสตร์ยังคงไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่ามีอยู่จริง
วิธีหนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์ศึกษาสสารมืดคือการตรวจสอบพื้นหลังไมโครเวฟจักรวาล(CMB) ซึ่งบางคนเรียกว่า 'เสียงสะท้อนของบิ๊กแบง' CMB คือการแผ่รังสีความร้อนที่เหลืออยู่จากบิ๊กแบง ทำให้กลายเป็นแคปซูลเวลาทางดาราศาสตร์ที่นักวิจัยสามารถใช้เพื่อทำความเข้าใจจักรวาลยุคแรกเริ่มที่เพิ่งเกิดใหม่
ปัญหาคือพารามิเตอร์ทางจักรวาลวิทยาที่ควบคุมวิธีการทำงานของจักรวาล เช่น ความเร็วแสงและวิธีการทำงานของแรงโน้มถ่วง ดูเหมือนจะแตกต่างกันเล็กน้อยใน CMB เมื่อเทียบกับพารามิเตอร์ที่เรารู้ว่ามีอยู่ในจักรวาลสมัยใหม่
"ความแปรปรวนนี้มีความหมายมากกว่าขอบเขตของข้อผิดพลาดและข้อผิดพลาดที่เป็นระบบที่เรารู้จัก"Tkachev อธิบาย- “ดังนั้นเราจึงกำลังเผชิญกับข้อผิดพลาดที่ไม่ทราบสาเหตุ หรือองค์ประกอบของจักรวาลโบราณแตกต่างอย่างมากจากจักรวาลสมัยใหม่”
สมมติฐานข้อหนึ่งที่อาจอธิบายได้ว่าทำไมเอกภพยุคแรกจึงแตกต่างไปมากคือ 'สสารมืดที่กำลังสลายตัว' (DDM) สมมติฐาน - ความคิดที่ว่าสสารมืดค่อยๆ หายไปจากจักรวาล
และนั่นคือสิ่งที่ Tkachev และเพื่อนร่วมงานของเขาตั้งใจที่จะวิเคราะห์ในระดับคณิตศาสตร์ โดยมองหาว่าสสารมืดอาจสลายตัวไปได้มากเพียงใดนับตั้งแต่การสร้างจักรวาล
ผู้เขียนนำการศึกษานี้ มิทรี กอร์บูนอฟ จากสถาบันวิจัยนิวเคลียร์เช่นกันอธิบาย-
“ลองจินตนาการว่าสสารมืดประกอบด้วยองค์ประกอบหลายอย่าง เช่นเดียวกับสสารทั่วไป (โปรตอน อิเล็กตรอน นิวตรอนนิวตริโน, โฟตอน) และส่วนประกอบหนึ่งประกอบด้วยอนุภาคที่ไม่เสถียรซึ่งมีอายุการใช้งานค่อนข้างยาวนาน
ในยุคของการก่อตัวของไฮโดรเจน หลังจากบิ๊กแบงหลายแสนปี พวกมันยังคงอยู่ในจักรวาล แต่ถึงตอนนี้ (หลายพันล้านปีต่อมา) พวกมันได้หายไปแล้ว โดยสลายตัวเป็นนิวตริโนหรืออนุภาคสัมพัทธภาพสมมุติ ในกรณีนั้น ปริมาณสสารมืดในยุคเกิดไฮโดรเจนและปัจจุบันจะแตกต่างออกไป"
เพื่อให้ได้รูปทีมงานวิเคราะห์ข้อมูลนำมาจากการสังเกตการณ์ของกล้องโทรทรรศน์พลังค์บน CMB และเปรียบเทียบกับแบบจำลองสสารมืดต่างๆ เช่น DDM
พวกเขาพบว่าแบบจำลอง DDM แสดงให้เห็นข้อมูลเชิงสังเกตที่พบในจักรวาลสมัยใหม่ได้อย่างแม่นยำ เหนือคำอธิบายที่เป็นไปได้อื่นๆ ว่าเหตุใดจักรวาลของเราจึงดูแตกต่างไปมากในปัจจุบัน เมื่อเทียบกับหลังบิ๊กแบง
ทีมงานสามารถก้าวไปอีกขั้นของการศึกษาโดยการเปรียบเทียบข้อมูล CMB กับการศึกษาเชิงสังเกตการณ์สมัยใหม่ของจักรวาล และการแก้ไขข้อผิดพลาดสำหรับผลกระทบทางจักรวาลวิทยาต่างๆ เช่นเลนส์โน้มถ่วงซึ่งสามารถขยายขอบเขตของอวกาศได้ด้วยวิธีที่แรงโน้มถ่วงทำให้แสงโค้งงอได้
ในท้ายที่สุดพวกเขาแนะนำว่าจักรวาลได้สูญหายไปที่ไหนสักแห่งระหว่างนั้น2 และ 5 เปอร์เซ็นต์ของสสารมืดของมันตั้งแต่เกิดบิ๊กแบง ซึ่งเป็นผลมาจากอนุภาคสสารมืดสมมุติเหล่านี้สลายตัวไปตามกาลเวลา
“นั่นหมายความว่าในจักรวาลปัจจุบัน มีสสารมืดน้อยกว่าในยุครวมตัวกันใหม่ถึง 5 เปอร์เซ็นต์”Tkachev กล่าวสรุป-
"ขณะนี้เราไม่สามารถบอกได้ว่าชิ้นส่วนที่ไม่เสถียรนี้สลายไปเร็วแค่ไหน สสารมืดอาจจะยังคงสลายตัวอยู่แม้กระทั่งตอนนี้ แม้ว่านั่นจะเป็นแบบจำลองที่แตกต่างและซับซ้อนกว่ามากก็ตาม"
การค้นพบเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าสสารมืดสลายตัวไปตามกาลเวลา ทำให้จักรวาลเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่แตกต่างจากที่เคยเป็นมาในอดีต แม้ว่าการค้นพบนี้จำเป็นต้องมีการวิจัยภายนอกเพิ่มเติมก่อนที่จะมีการกล่าวถึงสิ่งใดอย่างแน่นอน
ถึงกระนั้น งานวิจัยนี้ก็เข้าใกล้การทำความเข้าใจธรรมชาติของสสารมืดอีกก้าวหนึ่ง และไขปริศนาที่ยิ่งใหญ่ที่สุดประการหนึ่งของวิทยาศาสตร์ เหตุใดจักรวาลจึงมีลักษณะเช่นนั้น และจะมีวิวัฒนาการอย่างไรในอนาคต
ผลงานของทีมได้รับการตีพิมพ์ในการตรวจร่างกาย D-
