Сотрудники Казанского федерального университета разработали модель, объединяющую аксионы (гипотетические частицы тёмной материи), «эфир» и обычное вещество. Эта модель расширяет известную теорию Эйнштейна-Дирака.
Исследование посвящено переломному моменту в истории космоса — переходу между эпохой быстрого расширения (инфляции) и эпохой, когда стали преобладать вещество и излучение. В этот период, по словам профессора Александра Балакина, на графиках изменения размера Вселенной отчётливо видна «точка перегиба», где и произошла смена эпох. Приблизительно тогда же возникло и реликтовое излучение.
Согласно распространенной в науке точке зрения, этот переход связан с массовым рождением тяжёлых и лёгких частиц (фермионов), которое остановило инфляцию. Этот процесс называют «спонтанной спиноризацией». Казанские физики дополнили картину: одновременно с фермионами резко возросло число бозонов, включая аксионы. В будущем именно аксионы сформировали основную часть тёмной материи, а фермионы стали «кирпичиками» для звёзд и планет.
Ключевое новшество их модели — так называемая «эффективная метрика», в конструкции которой учитывается скорость эфира и свойства спинорных полей. Учёные поясняют эту идею на примере из истории физики: ещё в 1923 году Вальтер Гордон предложил описывать движение света в движущейся прозрачной среде через фиктивное пространство с особой «оптической метрикой». Здесь используется похожий подход.
В новой модели эфир выступает в роли «модератора»: он регулирует взаимодействие между полями и влияет на рождение частиц. Авторы также ввели так называемую «управляющую функцию», которая в отличие от стандартной теории зависит от свойств эфира. Это позволило сохранить математическую симметрию модели даже при преобразованиях аксионного поля.
Согласно полученным решениям, число фермионов сначала аномально быстро растёт, а затем перестаёт увеличиваться. По мере расширения Вселенной их плотность падает, так как тот же объём частиц распределяется по всё большему пространству. Учёные подчеркивают, что их модель математически непротиворечива и именно динамический эфир в ней запускает и останавливает процесс интенсивного рождения частиц. Исследователи надеются, что их работа поможет глубже понять процессы, происходившие на заре существования Вселенной.
