Ndërsa fizikantët vazhdojnë përpjekjet për të gjetur dhe shpjeguar origjinën e materies së errët, rreth 80% e materies në univers që nuk mund ta shohim dhe deri më tani nuk kemi arritur ta zbulojmë, studiuesit kanë propozuar tani një model ku ajo prodhohet para Big Bang-ut.
Ideja e tyre është që materia e errët të prodhohet gjatë një faze inflacionare infinitësimalisht të shkurtër—kur madhësia e universit u zgjerua shpejt në mënyrë eksponenciale. Ky model i ri u publikua në *Physical Review Letters* nga tre shkencëtarë nga Teksasi, SHBA.
Një ide intriguese mes kozmologëve është se materia e errët u prodhua përmes ndërveprimit të saj me një banjë termike të disa specieve, dhe bollëku i saj krijohet nga mekanizmi i “ngrirjes” ose “ngrirjes së vonë”. Në skenarin e ngrirjes, materia e errët është në ekuilibër kimik me banjën në kohët më të hershme—koncentrimi i secilës nuk ndryshon me kohën.
Në skenarin e ngrirjes së vonë, materia e errët nuk arrin kurrë të hyjë në ekuilibër me banjën termike. Një ndërveprim i tillë i shtypur midis materies së errët dhe banjës termike mund të shkaktohet nga ndërveprimet në teoritë kuantike të fushës, si ngrirja infra të kuqe ose ngrirja ultraviolet.
Në ngrirjen UV, temperatura e banjës termike është gjithmonë më e ulët se masat e grimcave që lidhin materien e errët me Modelin Standard të fizikës së grimcave. (Masa dhe temperatura janë të dyja proporcionale me energjinë dhe mund të lidhen përmes konstantave themelore.)
Teoria e inflacionit u zhvillua rreth 45 vite më parë, duke propozuar një periudhë të zgjerimit eksponencialisht të shpejtë në universin shumë të hershëm, ku universi u zgjerua me një faktor rreth **10⁶** brenda **10⁻³⁶** sekondave. (Pas kësaj, inflacioni u ndal, por universi vazhdoi të zgjerohej, megjithëse jo eksponencialisht.)
Miliarda vite më vonë, energjia e errët filloi përshpejtimin që shohim sot.) Ideja e inflacionit shpjegon me elegancë shumë enigma të kozmologjisë, si problemi i rrafshësisë, problemi i homogjenitetit dhe problemi i monopolit, dhe shpjegon origjinën e strukturës në univers si luhatje kuantike që u zmadhuan në mënyrë të jashtëzakonshme.
Edhe pse inflacioni pranohet kryesisht nga kozmologët si pjesë e pamjes së Big Bang-ut bazuar në disa prova (megjithëse ka kundërshti të rëndësishme), drejtuesi i inflacionit mbetet i panjohur.
Kozmologët i referohen asaj në mënyrë të përgjithshme si inflatoni, një fushë hipotetike që shtrihet në të gjithë hapësirë-kohën e një grimce skalar (me rrotullim zero), ndoshta fusha e Higgs-it. (Ndoshta jo.) Inflacioni ndodh aq shpejt sa universi është në një zgjerim superftohur, ku temperatura bie me një faktor prej rreth 100,000.
Kjo temperaturë e ulët vazhdon gjatë fazës inflacionare. Kur inflacioni përfundon, temperatura kthehet në temperaturën para-inflacionare, një proces i quajtur “ringrohje”, dhe fusha e inflatonit shpërbëhet në grimcat e Modelit Standard, përfshirë fotonet.
Hulumtimet kanë treguar se banja mund të arrijë temperatura shumë më të larta sesa temperatura e ringrohjes, dhe për ngrirjen ultraviolet, sasia e materies së errët të prodhuar varet nga temperatura më e lartë e banjës termike.
Por deri më sot, hulumtimet nuk e kanë konsideruar mundësinë që një pjesë e konsiderueshme e materies së errët të mund të prodhohej gjatë zgjerimit inflacionar dhe të mos diluente.
Në modelin WIFI—Inflacion i Ngrohtë përmes ngrirjes ultraviolet—materia e errët krijohet përmes ndërveprimeve të vogla dhe të rralla me grimcat në një mjedis të nxehtë dhe energjik. Përmban një mekanizëm të ri ku kjo prodhim ndodh menjëherë para Big Bang-ut, gjatë inflacionit kozmik, duke çuar në formimin e materies së errët shumë më herët se teoritë ekzistuese për ngrirjen.
Megjithëse tingëllon e pazakontë, shumë kozmologë tani mendojnë se inflacioni ndodhi para Big Bang-ut, pasi ekzistenca e një singulariteti të Big Bang-ut me densitet të pafund dhe lakim të pafund të hapësirë-kohës duket joreale.
Në vend të kësaj, universi do të kishte një madhësi të vogël pas inflacionit, afërsisht **10⁻²⁶** metra në diametër, dhe prej andej do të ndodhnin hapat standardë të prodhimit të rrezatimit dhe grimcave, pastaj do të ndodhte nukleosinteza për të populluar universin.
Teoricienët propozuan një perspektivë të ndryshme mbi rolin e inflacionit në krijimin e materies së errët përmes ngrirjes.
“Gjërat që janë unike për modelin tonë është se materia e errët prodhohet me sukses gjatë inflacionit,” tha Katherine Freese, Drejtore e Institutit Weinberg për Fizikën Teorike dhe Qendrës së Teksasit për Kozmologjinë dhe Astrofizikën në Universitetin e Teksasit në Austin dhe autore kryesore e punimit. “Në shumicën e [modeleve të tjera], çdo gjë që krijohet gjatë inflacionit pastaj ‘inflatohet larg’ nga zgjerimi eksponencial i universit, deri në atë pikë sa në thelb nuk mbetet asgjë.”
Në këtë mekanizëm të ri, e gjithë materia e errët që vëzhgojmë sot mund të jetë krijuar gjatë asaj periudhe të shkurtër, para Big Bang-ut. Fusha kuantike që drejton inflacionin, inflatoni, humbet një pjesë të energjisë së saj në rrezatim, dhe ky rrezatim, nga ana tjetër, prodhon grimca të materies së errët përmes mekanizmit të ngrirjes.
Çfarë ishte para inflacionit? Fizikantët nuk kanë asnjë ide.
Modeli WIFI ende nuk mund të konfirmohet nga vëzhgimet. Por një pjesë kyçe e skenarit, inflacioni i ngrohtë, do të testohet gjatë dekadës së ardhshme nga eksperimentet e ashtuquajtura të rrezatimit kozmik të mikrovalëve. Konfirmimi i inflacionit të ngrohtë do të ishte një hap i rëndësishëm për skenarin e prodhimit të materies së errët të modelit WIFI.
“Në studimin tonë, ne u përqendruam në prodhimin e materies së errët, por WIFI sugjeron një aplikueshmëri më të gjerë,” tha Barmak Shams Es Haghi, një bashkëautor i punimit së bashku me Gabriele Montefalcone, “si prodhimi i grimcave të tjera që mund të luajnë një rol vendimtar në evolucionin e hershëm të universit. Kjo nënvizon mundësi të reja për eksplorim në kërkimet e ardhshme.”
