В первые мгновения после Большого взрыва Вселенная раздувалась с огромной скоростью — этот этап называют инфляцией. Даже пустота тогда была неспокойна: квантовые толчки раскачивали поля, словно ветер колосья в поле. Одно из таких полей — тёмное поле Хиггса — могло случайно отклониться от своего самого устойчивого положения.
Когда инфляция закончилась, это поле начало колебаться и распадаться, порождая частицы — тёмные фотоны. Они и стали кандидатами на роль тёмной материи. Рождённые таким способом частицы получают изначальный толчок, поэтому носятся быстрее обычного. Это накладывает ограничения: слишком быстрые частицы помешали бы формированию галактик. Значит, взаимодействие между тёмными фотонами должно быть очень слабым — примерно как сила, с которой два пёрышка притягиваются на расстоянии в километр.
Если тёмные фотоны ещё и слегка смешиваются с обычными, их можно будет поймать в будущих экспериментах — либо по слабому свечению в космосе, либо по едва заметным толчкам в чувствительных детекторах. А пока главным судьёй остаётся космология: карта реликтового излучения и спектр далёких водородных облаков хранят отпечаток тех древних событий.
как её написали авторы, на английском arXiv:2607.29682v1
We reconsider the production of dark photons $$A'$$ as dark matter, from the perturbative decay of a dark Higgs field $$h$$, that is stochastically misaligned from the minimum of its potential during inflation. This is a simple and predictive framework for generating the $$A'$$ relic abundance. It is constrained by structure formation, since the $$A'$$ are initially boosted, and inflationary isocurvature fluctuations, which require small quartic couplings $$\lambda h^4$$. We identify $$A'$$ masses between 100 eV and 1 GeV and gauge couplings $$g\sim 10^{-15}-10^{-10}$$ that are consistent in this scenario, and which become more tightly constrained if a generic level of kinetic mixing is present. The favored parameter region could be tested through future CMB or Lyman-$$\alpha$$ observations, and, in the presence of kinetic mixing, by direct detection experiments or diffuse soft gamma-ray searches.
Инфляция длилась ничтожную долю секунды — примерно 10⁻³⁵ с, но за это время Вселенная расширилась в 10²⁶ раз. Если бы песчинка увеличилась во столько же раз, она стала бы размером с наблюдаемую Вселенную.