SRDP — Self-Replication of Dark Particles
Published September 19, 2026 | Version v2
Preprint Open

SELF-REPLICATION COSMOLOGY: DARK PARTICLES AS A POSSIBLE UNIFIED NATURE OF DARK ENERGY AND DARK MATTER

Authors/Creators

  • 1. Autonomous Non-Profit Organization of Additional Education "Innovator"

Description

This paper considers a hypothesis unifying dark energy and dark matter into a single entity: both are treated as manifestations of one population of hypothetical self-replicating dark particles whose number is not conserved. The mechanism is identified with adiabatic matter creation, which makes the hypothesis quantitative rather than qualitative. The behaviour of the component is shown to be governed by the ratio of the creation rate to the expansion rate, Γ/3H: for Γ/3H ≪ 1 the component behaves as pressureless matter and clusters, while for Γ/3H → 1 it behaves as a cosmological constant. The main result is quantitative: for the one-parameter family of creation rates Γ = 3αH₀(H₀/H)ⁿ the effective matter density at high redshift equals (1 − α)2/m with m = n + 1, whereas the amplitude α is fixed entirely by the present acceleration. Simultaneously matching the observed q₀ ≈ −0.55 and Ω_m ≈ 0.315 confines the exponent to m ≈ 2, that is, to the single case in which the background solution is exactly degenerate with ΛCDM. It follows that a unification of the dark sector through particle creation is possible, but only within a narrow window, and that testing it must proceed through the growth of perturbations rather than through the expansion history. The previously proposed explanation of flat rotation curves by creation pressure is withdrawn as having the wrong sign.

This work is part of the SRDP (self-replication of dark particles) research programme.

Abstract (Russian)

В работе рассматривается гипотеза, объединяющая тёмную энергию и тёмную материю в единую сущность: обе они трактуются как проявления одной популяции гипотетических самореплицирующихся тёмных частиц, число которых не сохраняется. Механизм отождествляется с адиабатическим рождением материи, что позволяет перевести гипотезу из качественной в количественную. Показано, что режим поведения компонента определяется отношением частоты рождения к темпу расширения, Γ/3H: при Γ/3H ≪ 1 компонент ведёт себя как пылевидная материя и скучивается, при Γ/3H → 1 — как космологическая постоянная. Главный результат работы количественный: для однопараметрического семейства частот рождения Γ = 3αH₀(H₀/H)ⁿ эффективная плотность материи на больших красных смещениях равна (1 − α)2/m при m = n + 1, тогда как амплитуда α полностью определяется современным ускорением. Совместное выполнение наблюдаемых q₀ ≈ −0,55 и Ω_m ≈ 0,315 зажимает показатель вблизи m ≈ 2 — то есть вблизи того единственного случая, в котором фоновое решение в точности вырождено с ΛCDM. Отсюда следует, что унификация тёмного сектора через рождение частиц возможна, но лишь в узком окне, и её проверка должна идти через рост возмущений, а не через историю расширения. Ранее высказанное объяснение плоских кривых вращения давлением рождения снимается как ошибочное по знаку.

Работа входит в исследовательскую программу SRDP (self-replication of dark particles, саморепликация тёмных частиц).

Files

Moskvin_dark_sector_v2.pdf

Files (133.9 kB)

Name Size Download all
md5:32173811212a77e919adbf79531baf4a
133.9 kB Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Russian)
ТЕОРИЯ САМОРЕПЛИКАЦИИ: ТЁМНЫЕ ЧАСТИЦЫ КАК ВОЗМОЖНАЯ ЕДИНАЯ ПРИРОДА ТЁМНОЙ ЭНЕРГИИ И ТЁМНОЙ МАТЕРИИ

Related works

Cites
Preprint: 10.5281/zenodo.21759021 (DOI)

Dates

Issued
2026-08-03

References

  • Москвин С.Л. Теория саморепликации: тёмные частицы как механизм расширения Вселенной и путь к космологии без начальной сингулярности. Zenodo, 2026. DOI: 10.5281/zenodo.21759021
  • Bertone G., Hooper D. History of dark matter // Reviews of Modern Physics. 2018. Vol. 90, no. 4. Art. 045002. DOI: 10.1103/RevModPhys.90.045002
  • Calvão M.O., Lima J.A.S., Waga I. On the thermodynamics of matter creation in cosmology // Physics Letters A. 1992. Vol. 162. P. 223–226. DOI: 10.1016/0375-9601(92)90437-Q
  • Copeland E.J., Sami M., Tsujikawa S. Dynamics of dark energy // International Journal of Modern Physics D. 2006. Vol. 15, no. 11. P. 1753–1936. DOI: 10.1142/S021827180600942X
  • Kamenshchik A., Moschella U., Pasquier V. An alternative to quintessence // Physics Letters B. 2001. Vol. 511, no. 2–4. P. 265–268. DOI: 10.1016/S0370-2693(01)00571-8
  • Kasprzak J., Richard M., Kundermann S. et al. Bose–Einstein condensation of exciton polaritons // Nature. 2006. Vol. 443. P. 409–414. DOI: 10.1038/nature05131
  • Leggett A.J. Quantum Liquids: Bose Condensation and Cooper Pairing in Condensed-Matter Systems. Oxford: Oxford University Press, 2006.
  • Lima J.A.S., Germano A.S.M., Abramo L.R.W. FRW-type cosmologies with adiabatic matter creation // Physical Review D. 1996. Vol. 53. P. 4287–4297. DOI: 10.1103/PhysRevD.53.4287
  • Lima J.A.S., Jesus J.F., Oliveira F.A. CDM accelerating cosmology as an alternative to ΛCDM model // Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. 2010. No. 11. Art. 027. DOI: 10.1088/1475-7516/2010/11/027
  • Lincoln T.A., Joyce G.F. Self-sustained replication of an RNA enzyme // Science. 2009. Vol. 323, no. 5918. P. 1229–1232. DOI: 10.1126/science.1167856
  • Perlmutter S., Aldering G., Goldhaber G. et al. Measurements of Ω and Λ from 42 High-Redshift Supernovae // The Astrophysical Journal. 1999. Vol. 517, no. 2. P. 565–586. DOI: 10.1086/307221
  • Pitaevskii L., Stringari S. Bose–Einstein Condensation and Superfluidity. Oxford: Oxford University Press, 2016.
  • Planck Collaboration. Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters // Astronomy & Astrophysics. 2020. Vol. 641. Art. A6. DOI: 10.1051/0004-6361/201833910
  • Prigogine I., Geheniau J., Gunzig E., Nardone P. Thermodynamics of cosmological matter creation // Proceedings of the National Academy of Sciences. 1988. Vol. 85. P. 7428–7432. DOI: 10.1073/pnas.85.20.7428
  • Riess A.G., Filippenko A.V., Challis P. et al. Observational Evidence from Supernovae for an Accelerating Universe // The Astronomical Journal. 1998. Vol. 116, no. 3. P. 1009–1038. DOI: 10.1086/300499
  • Rubin V.C., Ford W.K. Rotation of the Andromeda Nebula from a Spectroscopic Survey of Emission Regions // The Astrophysical Journal. 1970. Vol. 159. P. 379–403. DOI: 10.1086/150317
  • Steigman G., Santos R.C., Lima J.A.S. An accelerating cosmology without dark energy // Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. 2009. No. 06. Art. 033. DOI: 10.1088/1475-7516/2009/06/033
  • Zwicky F. Die Rotverschiebung von extragalaktischen Nebeln // Helvetica Physica Acta. 1933. Vol. 6. P. 110–127.