Τι είναι το μαύρο θέμα; Η θεωρία της σκοτεινής ύλης

Ποιο ήρθε πρώτο: η κότα ή το αυγό; Σε αυτό το απλό ερώτημα επιστήμονες σε όλο τον κόσμο αγωνίζονται εδώ και δεκαετίες. Ένα παρόμοιο ερώτημα που τίθεται είναι, τι ήταν στην αρχή, κατά τη στιγμή της δημιουργίας του σύμπαντος. Και αν ήταν, ότι η δημιουργία ή κυκλική ή ατέρμονα σύμπαντα; Τι είναι η σκοτεινή ύλη στο διάστημα και πώς διαφέρει από το λευκό; Κοπή με διάφορα είδη της θρησκείας, προσπαθούν να έρθουν με τις απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα από επιστημονική άποψη. Τα τελευταία χρόνια, οι επιστήμονες ήταν σε θέση να κάνει απίστευτο. Ίσως η πρώτη φορά στην ιστορία των υπολογισμών των θεωρητικών φυσικών συμφώνησε με τους υπολογισμούς των πειραματικών φυσικών. Η επιστημονική κοινότητα πολλές διαφορετικές θεωρίες έχουν παρουσιαστεί τα τελευταία χρόνια. Περισσότερο ή λιγότερο επακριβώς, εμπειρικά, μερικές φορές οιονεί επιστημονική, αλλά οι θεωρητικές εκτιμήσεις ήταν ακόμη επιβεβαιωθεί από πειράματα, μερικά ακόμη και με καθυστέρηση περισσότερες από μία δεκαετία (το μποζόνιο Higgs, για παράδειγμα).

Η σκοτεινή ύλη - η σκοτεινή ενέργεια

Τέτοιες θεωρίες είναι πολλές, όπως η θεωρία χορδών, η θεωρία του Big Bang (Big Bang), τη θεωρία της κυκλικής σύμπαντα, τη θεωρία των παράλληλων συμπάντων, Τροποποιημένη Νευτώνεια Δυναμική (MOND), τη θεωρία του ενός ακίνητου σύμπαν Hoyle και άλλοι. Επί του παρόντος, όμως, γενικά αποδεκτή θεωρία επεκτείνεται συνεχώς και εξελίσσεται το σύμπαν, θέσεις οι οποίες είναι καλά μέσα στα πλαίσια της έννοιας του Big Bang. Έτσι kvaziempiricheski (t. Ε Εμπειρικά, αλλά με μεγάλες ανοχές και με βάση τις υπάρχουσες σύγχρονες θεωρίες της δομής του μικρόκοσμου), ελήφθησαν δεδομένα ότι όλα τα γνωστά μικροσωματίδια περιλαμβάνουν μόνο 4,02% του συνολικού όγκου του συνόλου της δομής του σύμπαντος. Αυτή η λεγόμενη «κοκτέιλ βαρυονίου», ή βαρυονική ύλη. Ωστόσο, το μεγαλύτερο μέρος των σύμπαν μας (πάνω από 95%) - μια ουσία που σχεδιάζουν, διαφορετική σύνθεση και ιδιότητες. Αυτή η λεγόμενη σκοτεινή ύλη και σκοτεινή ενέργεια. Συμπεριφέρονται διαφορετικά: ένας διαφορετικός τρόπος για την αντιμετώπιση διαφόρων ειδών αντιδράσεις δεν έχουν καθοριστεί από τα υπάρχοντα τεχνικά μέσα να παρουσιάζουν ιδιότητες που δεν έχει μελετηθεί στο παρελθόν. Από αυτό μπορούμε να συμπεράνουμε ότι οποιαδήποτε από αυτές τις ουσίες υπόκεινται σε διαφορετικούς νόμους της φυσικής (μη νευτώνεια φυσική, η λεκτική ανάλογο της μη Ευκλείδειας γεωμετρίας), ή το επίπεδο μας, της επιστήμης και της τεχνολογίας είναι ακόμα στο αρχικό στάδιο του σχηματισμού του.

Ποια είναι τα βαρυόνια;

Σύμφωνα με τα υπάρχοντα κατά τη στιγμή του μοντέλου quark-γκλουονίων ισχυρών αλληλεπιδράσεων των στοιχειωδών σωματιδίων μόνο δεκαέξι (και η πρόσφατη ανακάλυψη του μποζονίου Higgs επιβεβαιώνεται): έξι τύποι (fleyvorov) κουάρκ, γκλουόνια και δύο οκτώ Higgs. Baryons - ένα βαρύ στοιχειώδες σωματίδιο της ισχυρής αλληλεπίδρασης. Το πιο διάσημο από αυτά - είναι τα κουάρκ, τα πρωτόνια και τα νετρόνια. Οικογένεια των ουσιών που διαφέρουν στην πλάτη, οι μάζες των «χρώμα» τους, καθώς και τον αριθμό των «γοητεία», «παράξενο», είναι μόνο τα δομικά στοιχεία αυτού που ονομάζουμε βαρυονική ύλη. Μαύρο (σκοτεινή) ύλη, είναι 21,8% της συνολικής σύνθεσης του σύμπαντος αποτελείται από άλλα σωματίδια δεν εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και δεν αντιδρά με αυτό. Ως εκ τούτου, για την άμεση παρατήρηση σε ένα ελάχιστο, και μόνο περισσότερο για την καταχώριση των ουσιών αυτών πρέπει να αρχίσουν να κατανοούν τη φυσική τους και να εναρμονίσει τους νόμους στους οποίους υπόκεινται. Πολλοί σύγχρονοι επιστήμονες σήμερα ασχολούνται με αυτήν την επιχείρηση στα ερευνητικά ιδρύματα των διαφόρων χωρών.

Η πιο πιθανή επιλογή

Ποιες ουσίες θεωρούνται δυνατόν; Κατ 'αρχάς, θα πρέπει να σημειωθεί ότι υπάρχουν μόνο δύο επιλογές. Σύμφωνα GR και SRT (Γενικής και Ειδικής Σχετικότητας), η σύνθεση της ουσίας μπορεί να είναι τόσο βαρυονική και nonbaryonic σκοτεινή ύλη (μαύρο). Σύμφωνα με τη βασική θεωρία του Big Bang, οποιαδήποτε υπάρχουσα θέμα παρουσιάζεται με τη μορφή βαρυόνια. Η δήλωση αυτή αποδεικνύεται με εξαιρετικά υψηλή ακρίβεια. Επί του παρόντος, οι επιστήμονες έχουν μάθει να παγιδεύουν σωματίδια που δημιουργούνται μετά από μια ανωμαλία διάκενο λεπτό, δηλαδή μετά την έκρηξη υπέρ-κατάσταση της ύλης, το σωματικό βάρος, τείνει στο άπειρο, και οι διαστάσεις του σώματος, τείνει στο μηδέν. σωματίδια βαρυονίου σενάριο, το πιθανότερο, καθώς αποτελείται από αυτούς και από αυτούς, συνεχίζει την επέκταση του σύμπαντος μας. Η σκοτεινή ύλη, σύμφωνα με αυτή την υπόθεση, αποτελείται από βασικό, συμβατικών νευτώνεια φυσική των σωματιδίων, αλλά για κάποιο λόγο, αλληλεπιδρούν ασθενώς ηλεκτρομαγνητικά. Αυτός είναι ο λόγος που δεν καθορίζουν τους ανιχνευτές.

Δεν είναι όλα τόσο ομαλά

Αυτό το σενάριο ταιριάζει πολλούς επιστήμονες, ωστόσο, εξακολουθεί να παραμένει περισσότερα ερωτήματα παρά απαντήσεις. Εάν μαύρο και άσπρο ύλη αντιπροσωπεύεται μόνο βαρυόνια, τα βαρυόνια συγκέντρωση πνεύμονες ως ποσοστό βαρέων, που προκύπτει ΒΒΝ πρέπει να είναι διαφορετικό στην αρχική αστρονομικά αντικείμενα σύμπαν. Ναι, και όχι πειραματικά βρέθηκε να έχει στο γαλαξία μας σε ισορροπία επαρκή αριθμό μεγάλων αντικειμένων βάρους, όπως οι μαύρες τρύπες ή άστρα νετρονίων, τα δικά μας φωτοστέφανο του Γαλαξία για να ισορροπήσει το βάρος. Ωστόσο, τα ίδια αστέρια νετρονίων, σκούρο γαλαξιακό φωτοστέφανο, μαύρο τρύπες, άσπρο, μαύρο και καφέ νάνοι (αστέρια σε διάφορα στάδια του κύκλου ζωής τους), πιθανότατα, μέρος της σκοτεινής ύλης που απαρτίζει τη σκοτεινή ύλη. Μαύρο ενέργειας μπορούν επίσης να συμπληρώσουν τη γέμιση, συμπεριλαμβανομένων των προβλεπόμενων υποθετικά αντικείμενα, όπως Πρέον, και Q-κουάρκ αστέρια.

nonbaryonic υποψήφιοι

Το δεύτερο σενάριο υποθέτει μια μη βαρυονική αρχή. Εδώ, όπως και οι υποψήφιοι μπορούν να κάνουν διάφορα είδη σωματιδίων. Για παράδειγμα, το φως νετρίνα, η ύπαρξη των οποίων έχει αποδειχθεί από τους επιστήμονες. Ωστόσο, το βάρος τους, της τάξεως του ενός εκατοστό έως μία δέκα eV (ηλεκτρονίου-Volt), τους αποκλείει ουσιαστικά από πιθανά σωματίδια λόγω αδυναμία πρόσβασης αναγκαία κρίσιμη πυκνότητα. Αλλά βαριά νετρίνα, σε συνδυασμό βαριά λεπτόνια, μετά βίας εκδηλώνονται σε ασθενείς αλληλεπιδράσεις σε κανονικές συνθήκες. Τέτοια νετρίνα που ονομάζεται στείρο, αυτοί με μέγιστο βάρος τους με το ένα δέκατο eV πιο πιθανό υποψήφιοι κατάλληλες ως σωματίδια της σκοτεινής ύλης. Axions και kosmiony έχουν τεχνητά εισαχθεί στα εξισώσεις της φυσικής για να λύσει προβλήματα σε κβαντική χρωμοδυναμική στο πρότυπο μοντέλο. Μαζί με άλλες σταθερές σωματιδίου SUSY (SUSY-LSP) μπορούν να πληρούν τις προϋποθέσεις ως υποψήφια, δεδομένου ότι δεν συμμετέχει στην ηλεκτρομαγνητικές και ισχυρές αλληλεπιδράσεις. Ωστόσο, σε αντίθεση με τα νετρίνα, εξακολουθούν να είναι υποθετικό, η ύπαρξή της είναι ακόμα απαραίτητο να αποδειχθεί.

Η θεωρία της σκοτεινής ύλης

Η έλλειψη μάζας στο σύμπαν παράγει από αυτή την άποψη είναι διαφορετικές θεωρίες, μερικές από τις οποίες είναι αρκετά πλούσιοι. Για παράδειγμα, η θεωρία ότι η κανονική βαρύτητα δεν μπορεί να εξηγήσει την περίεργη και υπερβολικά γρήγορη περιστροφή των άστρων στους σπειροειδείς γαλαξίες. Σε τέτοιες ταχύτητες, που θα ήταν απλά πέταξε πέρα από αυτό, αν όχι για μια ορισμένη δύναμη συγκράτησης, η οποία εγγραφή δεν είναι ακόμη δυνατή. Άλλες θεωρίες για να εξηγήσουν την αδυναμία εξεύρεσης θέσεις WIMP (σωματίδια με μάζα elektroslabovzaimodeystvuyuschie εταίρους στοιχειώδη subparticles, SUSY και βαρέως - δηλαδή ιδανικοί υποψήφιοι) σε συνθήκες του εδάφους, επειδή ζουν στο n-διάστασης, εκτός από σε ένα μεγάλο δρόμο από τη δική μας, τρισδιάστατο. Σύμφωνα με τη θεωρία Kaluza-Klein, τέτοιες μετρήσεις δεν είναι διαθέσιμες σε μας.

πτητικών αστέρια

Μια άλλη θεωρία περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο μεταβλητών αστέρων και αλληλεπιδρούν σκοτεινή ύλη. Gloss ένα τέτοιο αστέρι μπορεί να ποικίλει όχι μόνο λόγω μεταφυσική διεργασίες που συμβαίνουν στο εσωτερικό (παλμούς χρωμοσφαιρικά δραστηριότητα προεξοχή απελευθέρωσης, υπερχείλισης και έκλειψη σε συστήματα διπλής αστέρι, σουπερνόβα έκρηξη), αλλά επίσης και επειδή ανώμαλη ιδιότητες της σκοτεινής ύλης.

μηχανές Warp

Σύμφωνα με μια θεωρία, η σκοτεινή ύλη μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο για τους κινητήρες subprostranstvennyh διαστημικό σκάφος που λειτουργούν επί υποθετικών τεχνολογία στημόνι (στημόνι Engine). Δυνητικά, οι κινητήρες αυτοί επιτρέπουν το όχημα κινείται με ταχύτητα μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός. Θεωρητικά, είναι σε θέση να χώρου καμπύλη πριν και πίσω από το σκάφος και να κινηθεί το σε ακόμη πιο γρήγορα από ό, τι το ηλεκτρομαγνητικό κύμα επιταχύνεται σε ένα κενό. Το ίδιο το πλοίο σε τοπικό επίπεδο δεν επιταχύνεται - ένα καμπύλο χωρική πεδίο μπροστά του. Σε πολλές επιστήμες ιστορίες φαντασίας χρησιμοποιούν αυτή την τεχνολογία, για παράδειγμα στο έπος του Star Trek.

Εκπόνηση στη Γη

Οι προσπάθειες για να δημιουργήσει και να λαμβάνετε ένα μαύρο πανί στο έδαφος ακόμα δεν έχουν οδηγήσει στην επιτυχία. Επί του παρόντος διεξάγονται πειράματα στον LHC (Large Hadron Collider), ακριβώς όπου για πρώτη φορά καταγράφεται το μποζόνιο Higgs, καθώς και άλλα, λιγότερο ισχυρά, συμπεριλαμβανομένων των γραμμικών επιταχυντές σε αναζήτηση σταθερή, αλλά ασθενώς αλληλεπιδρώντα στοιχειωδών σωματιδίων ηλεκτρομαγνητικά εταίρους. Ωστόσο, ούτε φωτίνο ούτε γκραβιτίνο ήχου higsino, ήχου sneutrinos (νετραλίνο), καθώς και άλλα σωματίδια WIMP (WIMP) που δεν έχουν ακόμη ληφθεί. Σύμφωνα με τις πρώτες συντηρητική εκτίμηση των επιστημόνων, για την παραγωγή ενός χιλιοστόγραμμο της σκοτεινής ύλης στη Γη χρειάζεται το αντίστοιχο της ενέργειας που καταναλώνεται στις Ηνωμένες Πολιτείες κατά τη διάρκεια του έτους.