Trumpai apie tamsiąją materiją galaktikose. Kas yra juodoji medžiaga? Ankstyvoji Visata ir Vėlyvoji Visata

Pirmasis mokslininkas, teoriškai pagrindęs ir apskaičiavęs paslėptos nežinomos materijos egzistavimo galimybę, buvo bulgarų kilmės šveicarų astronomas Fritzas Zwicky. Naudodamas Doplerio metodus, mokslininkas apskaičiavo aštuonių galaktikų, esančių Berenikų žvaigždyne, greičius. IN mokslinė literatūra kartais surandamas kitas romantiškas vardas – Veronikos Plaukai.

Tamsioji materija ir tamsioji energija

Nežinomos masės atradimo istorija

Zwicky skaičiavimų logika buvo tokia. Gravitacinis laukas turėtų išlaikyti galaktikas savo klasteryje. Remiantis šia padėtimi, apskaičiuojama reikiama masė. Galaktikos skleidžia šviesą, todėl galima apskaičiuoti kitą galaktikos masės reikšmę. Šios dvi vertybės turėjo sutapti, bet taip neatsitiko. Vertybės labai skyrėsi. Reikėjo daug didesnę vertę masės, kad gravitacinis laukas neleistų galaktikoms skraidyti.

Būtent šią trūkstamą jos dalį Zwicky pavadino „tamsiąja medžiaga“.

Kaip parodė mokslininko skaičiavimai, įprastos materijos žvaigždyne yra daug mažiau nei tamsiosios medžiagos. Zwicky paskelbė savo rezultatus neaiškiame žurnale Helvetica Fizika Acta .

Tačiau ateinančius 40 metų astrofizikai stengėsi nepastebėti tokio nerimą keliančio ir išskirtinio rezultato.

1970 metais Vera Rubin ir W.K Ford pirmą kartą studijavo sukamieji judesiai paslaptingasis Andromedos ūkas. Kiek vėliau buvo ištirtas daugiau nei 60 galaktikų judėjimas. Tyrimai parodė, kad galaktikų sukimosi greitis yra daug didesnis nei greitis, kurį užtikrina jų tariama stebima masė. Gautas neginčijamų pastebėtų faktų kompleksas yra paslėptos nežinomos materijos egzistavimo įrodymas.

Tamsioji materija. Anatolijus Vladimirovičius

Bendrosios idėjos apie nežinomas nežinomos medžiagos daleles

Savo tyrimuose fizikai kartais naudoja sunkiai pasiekiamus paprasti žmonės nežinomų Visatos objektų identifikavimo metodai. Jie apibūdina nežinomi reiškiniai tvirtai nusistovėjusius ir eksperimentiškai patikrintus modelius ir pradeda lėtai „spausti“ užsispyrusį reiškinį, kantriai laukdami iš jo reikiamos informacijos.

Tačiau tamsioji medžiaga rodo tikrą gravitacijos drąsą fizikų moksliniam smalsumui.

Paslėptos medžiagos kaupiasi lygiai taip pat, kaip įprasta medžiaga, formuojant galaktikas ir jų spiečius. Tai, ko gero, yra vienintelis panašumas tarp gerai žinomos matomos materijos ir nežinomos masės, kurios dalis Visatos energijos „banke“ sudaro 25%.

Šis nežinomas mūsų Visatos akcininkas turi paprastos savybės. Pakankamai šalta paslėpta medžiaga noriai sąveikauja su matomu kaimynu (ypač su barionais) tik gravitaciniu požiūriu. Reikia pažymėti, kad barionų kosminis tankis yra kelis kartus mažesnis tankis paslėpta materija. Šis tankio pranašumas leidžia iš tikrųjų „vadovauti“ Visatos gravitaciniam potencialui.

Mokslininkai teigia, kad medžiagos sudėtis reikalas– tai naujos nežinomos dalelės. Tačiau jie dar nebuvo atrasti. Yra žinoma, kad jie neskyla į dar mažesnius gamtos elementus. Priešingu atveju per Visatos laiko tarpą jie jau būtų išgyvenę irimo procesą. Todėl šis faktas iškalbingai pasisako už tai, kad yra a naujas įstatymas konservavimas, draudžiantis dalelių skaidymą. Tačiau jis dar nėra atidarytas.

Be to, tamsiosios medžiagos medžiaga „nemėgsta“ sąveikauti su žinomomis dalelėmis. Dėl šios aplinkybės paslėptos masės sudėties negalima nustatyti antžeminiais eksperimentais. Dalelių prigimtis lieka nežinoma.

Dažnio laikytojai – Heterogeninė Visata

Kokie yra tamsiosios medžiagos dalelių paieškos būdai?

Išvardinkime kelis būdus.

1. Turiu spėjimą kad protonai yra 2-3 laipsniais lengvesni už nežinomas daleles. Tokiu atveju jie gali gimti susidūrus su matomos dalelės, jei juos pagreitinsite iki labai didelės energijos susidūrime.
2. Man susidarė įspūdis kad nežinomos dalelės yra kažkur ten, tolimose galaktikose. Ne tik ten, bet ir šalia mūsų. Manoma, kad viename kubinis metras jų skaičius gali siekti 1000 vienetų. Tačiau jie nori vengti susidūrimų su atomų branduoliai žinoma medžiaga. Nors tokių atvejų pasitaiko, ir mokslininkai tikisi juos užregistruoti.
3. Nežinomos dalelės paslėptos masės naikina viena kitą. Kadangi įprasta medžiaga jiems yra visiškai skaidri, jie gali patekti į ir. Vienas iš anihiliacijos proceso produktų yra neutrinas, kuris turi galimybę lengvai prasiskverbti per visą Saulės ir Žemės storį. Tokių neutrinų registracija gali atskleisti nežinomas daleles.

Kokia yra paslėptos masės prigimtis?

Mokslininkai nubrėžė tris tamsiosios medžiagos prigimties tyrimo kryptis.

1. Barioninė tamsioji medžiaga.

Remiantis šia prielaida, visos dalelės yra gerai žinomos. Bet jų spinduliuotė pasireiškia taip, kad jos neįmanoma aptikti.

• paprasta materija, labai išsibarsčiusi erdvėje tarp galaktikų;
• masyvūs astrofiziniai halo objektai (MACHO).

Šie objektai, aplinkinės galaktikos, yra palyginti mažo dydžio. Jie turi labai silpną spinduliuotę. Dėl šių savybių jų aptikti neįmanoma.

Kūnus gali sudaryti šie objektai:

• rudieji nykštukai;
• baltieji nykštukai;
• juodosios skylės;
• neutroninių žvaigždžių.

Minėtų objektų paieška atliekama naudojant gravitacinius lęšius.

1. Nebarioninė tamsioji medžiaga.

Medžiagos sudėtis nežinoma. Yra dvi parinktys:

• šalta masė, kurioje gali būti fotonų, aksionų ir kvarko krešulių;
• karšta masė (neutrinas).

1. Naujas žvilgsnis į gravitaciją.

Teorijos teisingumas

Gali būti, kad tarpgalaktiniai atstumai privers pažvelgti į seną gravitacijos teoriją nauju galaktikos matymo kampu.

Slaptos materijos savybės dar turi būti atrastos. Ar gali žmogus tai žinoti ir ką jis darys su tokiu turtu – į šiuos klausimus atsakys tik ateitis.

Visi domisi kosmosu, viskas, ko neįmanoma liesti, yra kupina kažkokios paslapties.

Kad ir kur pažvelgtumėte į Visatą, ten yra begalybė!

Daugelis norėtų sužinoti, ar yra Visatos briauna? Kiek tęsiasi kosminės įdubos? SU didelė tikimybė galime sakyti, kad žinios neturi ribų, kaip ir erdvė ir Visata neturi ribų!

komentarai (0)

Atnaujinti Jei ieškote pažymėtos informacijos!? Pasirinkimas pagal žymes ==>> Sprendžiant iš duomenų, gautų naudojant

Rentgeno teleskopas Chandra, sritys už mūsų galaktikos nėra visiškai vienalytės. Yra vietų, kur labai karšta, kur net deguonies jonų, ir kur labai šalta. Titaniko Nilas įteka į savotišką jūrą ir savo ilgiu upės vaga apie 400 km. Ši nuotrauka iš esmės yra pirmoji nuotrauka

upių sistema , kuris kadaise egzistavo už Žemės ribų. IN Rytų Europa jie taip pat krenta

meteoritai ir vienas didžiausių, nukritusių ant žemės šioje vietovėje, sveria 300 kg Apie ką mes iš tikrųjų žinome magnetosfera mūsų „Žemės namai“? Žemės atmosfera ir magnetinis apvalkalas yra pirmoji siena

apsaugines funkcijasŽemė. WGS-6- Tai yra karinis aparatas, sprendžiant iš spaudos pranešimų, ir jis reikalingas norint keistis duomenimis

didelis greitis

tarp laivų, lėktuvų ir bet kokių karinių grupių bet kurioje pasaulio vietoje.

Kietųjų medžiagų pasaulis

Kosmoso tyrinėjimai

Partneriai apie kosmosą Perėjimai į svetainę Apskritai ši žinia svarbi tiems, kurie tiki, kad kosmosas egzistuoja, o Mėnulis nėra sūrio gabalėlis, prikaltas prie Žemės kupolo. svarbi informacija tiems, kurie tiki, kad Izraelis yra supervalstybė :)) Izraelis niekam nerado pinigų iš šalies vyriausybės

mėnulio programa

, bet privatūs investuotojai nukrapštė statinės dugną ir rado kelis šekelius savo mėnulio programai....

Jungtinės Valstijos praeityje, o gal net ir dabartiniame amžiuje kosmoso tyrinėjimų srityje lenkia likusį pasaulį, kad ir ką sakytume, tačiau kol kas nedaug kas pasiekė Marsą ir aria jo paviršių. Rusija bandė nusileisti orbitoje, tačiau karma to neleido ir įrenginys subyrėjo nenuskridęs į norimą tikslą. Kinija turi grandiozinių svajonių, bet kol kas nėra technologijų, todėl ji atsilieka nuo likusios planetos, turėtų įvaldyti Mėnulį, o tada žiūrėti toliau... kosmoso technologija, bet jei įsivaizduoji tolimų objektų stebėjimo instrumentus ir įrangą maždaug po 22 metų, tai su didele tikimybe ši juodoji skylė bus ištirta iki smulkmenų... Šiauriniame pusrutulyje ji užsiliepsnojo pernai ryški žvaigždė, mokslininkai nusprendė gerai jį apžiūrėti ir sužinojo kai ką įdomaus....

Keplerio teleskopas savo pasiekimais jau užtemdė visus stebėjimo prietaisus, tačiau jis nėra amžinas ir nuėjo į užmarštį. Tačiau muzika skambėjo neilgai, o tada danguje pasirodė nauja. kosmoso žvaigždė iš NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS. Šis palydovas yra įrengtas speciali įranga, kuri leis sekti mažytes egzoplanetas, skraidančias per tolimų žvaigždžių diską. Palydovas jau veikia pakankamai laiko....

Amerikoje, lygiagrečiai su vyriausybinėmis kosmoso tyrimų programomis, yra ir privačiai finansuojamos programos. Privati ​​astronautika leidžia žymiai supaprastinti mokslinio potencialo pritaikymą temai „Plėtra kosmoso pramonė“ Ši sritis taip pat veikia privati ​​įmonė Elonas Muskas – „SpaceX“....

Visatos kilmės, jos praeities ir ateities klausimas žmonėms rūpi nuo neatmenamų laikų. Per šimtmečius atsirado ir buvo paneigtos teorijos, siūlančios pasaulio vaizdą, pagrįstą žinomais duomenimis. Didelis šokas už mokslo pasaulis tapo Einšteino reliatyvumo teorija. Ji taip pat labai prisidėjo prie procesų, formuojančių Visatą, supratimo. Tačiau reliatyvumo teorija negalėjo pretenduoti į galutinę tiesą, nereikalaujančią jokių papildymų. Patobulintos technologijos leido astronomams padaryti anksčiau neįsivaizduojamus atradimus, kuriems reikėjo naujos teorinės sistemos arba gerokai išplėsti galiojančių nuostatų. Vienas iš tokių reiškinių yra tamsioji medžiaga. Bet pirmiausia pirmiausia.

Daiktai iš praėjusių dienų

Norėdami suprasti terminą „tamsioji medžiaga“, grįžkime į praėjusio amžiaus pradžią. Tuo metu vyravo idėja, kad Visata yra stacionari struktūra. Tuo tarpu bendroji teorija reliatyvumo teorija (GR) darė prielaidą, kad anksčiau ar vėliau tai lems visų erdvėje esančių objektų „sulipimą“ į vieną rutulį, vadinamąjį. gravitacinis kolapsas. Tarp kosminių objektų nėra atstumiančių jėgų. Abipusis patrauklumas kompensuojama išcentrinės jėgos, kuriant nuolatinis judėjimasžvaigždės, planetos ir kiti kūnai. Tokiu būdu išlaikomas sistemos balansas.

Siekdamas užkirsti kelią teoriniam Visatos žlugimui, Einšteinas įvedė – kiekį, kuris priveda sistemą prie būtino pastovi būsena, bet kartu iš tikrųjų fiktyvus, neturintis jokio akivaizdaus pagrindo.

Besiplečianti Visata

Friedmano ir Hablo skaičiavimai ir atradimai parodė, kad nereikia pažeisti harmoningų bendrosios reliatyvumo lygčių naudojant naują konstantą. Įrodyta, ir šiandien šiuo faktu beveik niekas neabejoja, kad Visata plečiasi, kažkada turėjo pradžią, o apie stacionarumą negali būti nė kalbos. Tolesnė plėtra kosmologija paskatino Didžiojo sprogimo teorijos atsiradimą. Pagrindinis naujų prielaidų patvirtinimas yra pastebėtas atstumo tarp galaktikų padidėjimas laikui bėgant. Būtent matuojant greitį, kuriuo kaimyninės kosminės sistemos tolsta viena nuo kitos, buvo suformuota hipotezė, kad egzistuoja tamsioji medžiaga ir tamsioji energija.

Duomenys neatitinka teorijos

Fritzas Zwicky 1931 m., o vėliau Janas Oortas 1932 m. ir 1960 m., skaičiavo tolimoje spiečiuje esančių galaktikų materijos masę ir jos ryšį su jų pašalinimo viena nuo kitos greičiu. Kartas po kito mokslininkai priėjo prie tų pačių išvadų: tokio kiekio medžiagos nepakanka, kad jos sukuriama gravitacija sulaikytų galaktikas, judančias tokiu dideliu greičiu. Zwicky ir Oortas pasiūlė, kad yra paslėpta masė, tamsioji Visatos materija, kuri neleidžia kosminiai objektai išsklaidyti įvairiomis kryptimis.

Tačiau hipotezė sulaukė mokslo pasaulio pripažinimo tik aštuntajame dešimtmetyje, paskelbus Veros Rubin darbo rezultatus.

Ji sukonstravo sukimosi kreives, kurios aiškiai parodo galaktinės medžiagos judėjimo greičio priklausomybę nuo atstumo, skiriančio ją nuo sistemos centro. Priešingai teorinėms prielaidoms, paaiškėjo, kad žvaigždžių greičiai tolstant nuo galaktikos centro ne mažėja, o didėja. Tokį žvaigždžių elgesį būtų galima paaiškinti tik aureolės buvimu galaktikoje, kuri užpildyta tamsiąja medžiaga. Taigi astronomija susidūrė su visiškai neištirta visatos dalimi.

Savybės ir sudėtis

Jie vadina jį tamsiu, nes jo niekaip nesimato. naudojant esamus metodus. Jos buvimas atpažįstamas pagal netiesioginį ženklą: tamsioji medžiaga sukuria gravitacinį lauką, o elektromagnetinių bangų visai nespinduliuoja.

Svarbiausia mokslininkų užduotis buvo gauti atsakymą į klausimą, iš ko susideda ši medžiaga. Astrofizikai bandė jį „užpildyti“ įprasta barionine medžiaga (barioninė medžiaga susideda iš daugiau ar mažiau ištirtų protonų, neutronų ir elektronų). Tamsią galaktikų aureolę sudarė tokio tipo kompaktiškos silpnai spinduliuojančios žvaigždės ir didžiulės planetos, artimos Jupiteriui. Tačiau tokios prielaidos neatlaikė patikrinimo. Barioninė medžiaga, pažįstama ir pažįstama, negali atlikti reikšmingo vaidmens paslėptoje galaktikų masėje.

Šiandien fizika užsiima nežinomų komponentų paieška. Praktiniai mokslininkų tyrimai remiasi mikropasaulio supersimetrijos teorija, pagal kurią kiekvienam žinoma dalelė yra supersimetriška pora. Būtent jie sudaro tamsiąją medžiagą. Tačiau kol kas nepavyko gauti įrodymų apie tokių dalelių egzistavimą, galbūt tai yra artimiausios ateities reikalas.

Tamsi energija

Naujos rūšies materijos atradimas nesibaigė staigmenomis, kurias Visata buvo paruošusi mokslininkams. 1998 metais astrofizikai turėjo dar vieną galimybę palyginti teorinius duomenis su faktais. Šie metai buvo pažymėti sprogimu toli nuo mūsų esančioje galaktikoje.

Astronomai išmatavo atstumą iki jos ir buvo nepaprastai nustebinti gautų duomenų: žvaigždė užsiliepsnojo daug toliau, nei turėjo būti esama teorija. Paaiškėjo, kad laikui bėgant jis didėja: dabar jis yra daug didesnis nei buvo prieš 14 milijardų metų, kai tariamai įvyko Didysis sprogimas.

Kaip žinote, norint pagreitinti kūno judėjimą, jam reikia perduoti energiją. Jėga, kuri verčia Visatą plėstis greičiau, pradėta vadinti tamsiąja energija. Tai ne mažiau paslaptinga erdvės dalis nei tamsioji materija. Tik žinoma, kad tai jai būdinga vienodas paskirstymas visoje Visatoje, o jos poveikį galima užfiksuoti tik didžiuliais kosminiais atstumais.

Ir vėl kosmologinė konstanta

Tamsioji energija sukrėtė Didžiojo sprogimo teoriją. Dalis mokslo pasaulio skeptiškai vertina tokios medžiagos galimybę ir jos sukeltą plėtimosi pagreitį. Kai kurie astrofizikai bando atgaivinti užmirštą Einšteino kosmologinę konstantą, kuri iš didelės mokslinės klaidos vėl gali virsti darbo hipoteze. Jo buvimas lygtyse sukuria antigravitaciją, o tai lemia plėtimosi pagreitį. Tačiau kai kurios kosmologinės konstantos buvimo pasekmės neatitinka stebėjimo duomenų.

Šiandien tamsioji medžiaga ir tamsioji energija, komponentai dauguma medžiagos Visatoje yra mokslininkų paslaptys. Nėra aiškaus atsakymo į klausimą apie jų prigimtį. Be to, gali ir nebūti paskutinė paslaptis ką nuo mūsų slepia erdvė. Tamsioji medžiaga ir energija gali būti naujų atradimų slenkstis, galintis pakeisti mūsų supratimą apie Visatos struktūrą.

Britų mokslininkai iš Jodrell Bank radijo astronomijos observatorijos mano, kad du trečdalius mūsų Visatos sudaro tamsioji medžiaga (Dark Matter). Remiantis kitais skaičiavimais, paprastoji medžiaga sudaro ne daugiau kaip 10% tikrosios Visatoje esančios medžiagos. Galima sakyti, kad 90% materijos Visatoje yra paslaptis. Tai materija, kurios negalima stebėti per teleskopą, kuri neatspindi šviesos spindulių ir neskleidžia fotonų jokiame diapazone elektromagnetinis spektras. Tiesą sakant, paaiškėja, kad yra dar vienas masės tipas, kažkokia nematoma medžiaga, iš kurios yra sukurta Visata.

Vienu iš reikšmingų tamsiosios medžiagos buvimo Visatoje įrodymų galima laikyti duomenis, gautus pirmaisiais XXI a. kosminis teleskopas Hablas naudojant gravitacinį lęšį. Myungkook James Jee, H. Ford ir kiti mokslininkai iš Johns Hopkins universiteto, stebėdami galaktikų, esančių penkių milijardų šviesmečių atstumu nuo mūsų, susidūrimą, atrado, kad jas supa tamsiosios medžiagos žiedas, kurio skersmuo yra 2,6 mln. metų. Tamsiosios medžiagos padėtis šiame regione buvo apskaičiuota aptikus silpnus spinduliuotės iškraipymus iš daugiau tolimos galaktikos, kurios yra (žiūrint iš Žemės) už susidūrusių žvaigždžių sistemų.

Dabar nustatyta, kad mažiausi nuolat egzistuojantys tamsiosios medžiagos gumulėliai užima tūkstančio šviesmečių erdvę, o tokių fragmentų masė yra dešimtis kartų didesnė už Saulės masę.

Pirmą kartą apie nematomą materiją praėjusio amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje paskelbė šveicarų astronomas Fritzas Zwicky. Jis pastebėjo, kad galaktikų spiečius Koma Bereničų žvaigždyne laikė kartu stipresnis gravitacinis laukas, kažkas, kas turėtų būti, remiantis matoma medžiagos mase tam tikroje srityje. Atidžiau patyrus paaiškėjo, kad šviečianti medžiagašiuose galaktikų spiečiuose jų buvo kelis kartus mažiau, nei reikia, kad jos būtų kartu dėl gravitacijos jėgos. Kadangi niekas nepanaikino gravitacijos dėsnio, net tais tolimais metais buvo manoma, kad egzistuoja kažkokia nematoma medžiaga.

Šiuolaikiniai tyrimai, atlikti naudojant orbitinį zondą WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), rodo, kad įprastos medžiagos Visatoje yra apie 5 %; 25% gaunama iš tamsiosios medžiagos, o likusieji 70% iš vadinamųjų tamsioji energija(Tamsioji energija). Tokią išvadą padarė ekspertai Prinstono universitetas, išanalizavęs WMAP zondo, kurį paleido amerikietis, duomenis kosmoso agentūra NASA 2001 m.

Tačiau į pastaruoju metu Atsirado hipotezės, rodančios, kad tamsiosios medžiagos gali nebūti.

Toronto universiteto profesorius emeritas Johnas Moffatas ir Joelis Brownsteinas iš Kanados instituto teorinė fizika sukūrė modifikuotos gravitacijos teoriją, kuri visiškai paaiškina pastebėtą galaktikų spiečių elgesį. Du Kanados fizikai gali išsiversti be tamsiosios medžiagos. Jie įstojo į savo teorinė plėtra vadinamieji gravitonai, atsirandantys iš vakuumo, o intensyviausi gravitonai gimsta šalia didelės masės. Iš to išplaukia, kad galaktikos centre (kur susitelkusios didelės masės) du objektai vienas kitą traukia stipriau nei tuo atveju, jei jie būtų jos pakraščiuose.

* * *
Kad ir kaip būtų, bet kokia paini situacija anksčiau ar vėliau išsiaiškins. Tas pats nutiks ir su tamsiąja medžiaga: laikas neišvengiamai susidoros su ja. Štai kodėl jis yra Aukščiausiasis teisėjas.

Kas buvo pirma: kiaušinis ar vištiena? Virš šito paprastas klausimas Viso pasaulio mokslininkai kovojo dešimtmečius. Panašus klausimas kyla ir apie tai, kas įvyko pačioje pradžioje, Visatos sukūrimo momentu. Ar taip atsitiko, ši kūryba, ar Visatos yra cikliškos ar begalinės? Kas yra juodoji medžiaga erdvėje ir kuo ji skiriasi nuo baltosios? Atmetę įvairias religijas, pabandykime atsakyti į šiuos klausimus mokslinis taškas regėjimas. Per pastaruosius kelerius metus mokslininkai padarė kai ką neįtikėtino. Ko gero, pirmą kartą istorijoje fizikų teoriniai skaičiavimai sutapo su eksperimentinių fizikų skaičiavimais. Per daugelį metų mokslo bendruomenei buvo pristatyta keletas įvairių teorijų. Daugiau ar mažiau tiksliai, empiriškai, kartais kvazimoksliškai, tačiau teoriniai apskaičiuoti duomenys buvo patvirtinti eksperimentais, kai kurie net su kelių dešimtmečių vėlavimu (pavyzdžiui, Higso bozonas).

- juodoji energija

Yra daug tokių teorijų, pavyzdžiui: didysis sprogimas(Didysis sprogimas), ciklinių visatų teorija, teorija paralelinės visatos, Modifikuota Niutono dinamika (MOND), F. Hoyle'o stacionarios Visatos teorija ir kt. Tačiau nuolat besiplečiančios ir besivystančios Visatos teorija, kurios tezės puikiai dera į Didžiojo sprogimo koncepcijos rėmus, šiuo metu laikoma visuotinai priimta. Tuo pačiu metu, beveik empiriškai (t. y. empiriškai, bet su dideliais tolerantais ir remiantis esamais šiuolaikinės teorijos mikropasaulio struktūra), buvo gauti duomenys, kad visos mums žinomos mikrodalelės sudaro tik 4,02% viso Visatos sudėties tūrio. Tai vadinamasis „barionų kokteilis“ arba barioninė medžiaga. Tačiau pagrindinė mūsų Visatos dalis (daugiau nei 95%) yra kitokio tipo, kitokios sudėties ir savybių medžiagos. Tai vadinamoji juodoji medžiaga ir juodoji energija. Jie elgiasi skirtingai: skirtingai reaguoja į įvairias reakcijas, jų nefiksuoja esama techninėmis priemonėmis, pasižymi anksčiau netirtomis savybėmis. Iš to galime daryti išvadą, kad arba šios medžiagos paklūsta kitiems fizikos dėsniams (ne Niutono fizikai, žodiniam neeuklidinės geometrijos analogui), arba mūsų mokslo ir technologijų išsivystymo lygis yra tik toks. pradinis etapas jo formavimas.

Kas yra barionai?

Pagal šiuo metu egzistuojantį stiprios sąveikos kvarko ir gliuono modelį, elementariosios dalelės iš viso yra šešiolika (ir neseniai atrastas Higso bozonas tai patvirtina): šeši kvarkų tipai (skoniai), aštuoni gliuonai ir du bozonai. Barionai yra sunkios elementarios dalelės, turinčios stiprią sąveiką. Garsiausi iš jų yra kvarkai, protonai ir neutronai. Tokių medžiagų šeimos, besiskiriančios sukimu, mase, savo „spalva“, taip pat „susižavėjimo“ ir „keistumo“ skaičiais, yra būtent tos, ką vadiname barionine medžiaga, statybinės medžiagos. Juodoji (tamsioji) medžiaga, sudaranti 21,8 proc bendra kompozicija Visata, susideda iš kitų dalelių, kurios neišskiria elektromagnetinė spinduliuotė ir niekaip į jį nereaguodamas. Todėl norint bent jau tiesiogiai stebėti tokias medžiagas, o juo labiau registruojant tokias medžiagas, pirmiausia būtina suprasti jų fiziką ir susitarti dėl įstatymų, kuriems jos paklūsta. Šiuo metu daugelis šiuolaikinių mokslininkų dirba su šiuo klausimu įvairių šalių tyrimų institutuose.

Labiausiai tikėtinas variantas

Kokios medžiagos laikomos galimomis? Pirmiausia reikia pažymėti, kad yra tik du galimi variantai. Pagal GTR ir STO (Bendra ir Speciali teorija reliatyvumo teorija), pagal sudėtį ši medžiaga gali būti ir barioninė, ir nebarioninė tamsioji medžiaga (juodoji). Remiantis pagrindine Didžiojo sprogimo teorija, visa egzistuojanti medžiaga yra pavaizduota barionų pavidalu. Ši disertacija buvo įrodyta itin tiksliai. Šiuo metu mokslininkai išmoko aptikti daleles, susidariusias praėjus minutei po singuliarumo plyšimo, tai yra po supertankios materijos būsenos sprogimo, kai kūno masė linkusi į begalybę, o kūno matmenys siekia nulį. Labiausiai tikėtinas scenarijus su barioninėmis dalelėmis, nes būtent iš jų susideda mūsų Visata ir per jas toliau plečiasi. Juodoji medžiaga, remiantis šia prielaida, susideda iš pagrindinių, visuotinai priimtų Niutono fizika dalelių, bet kažkodėl silpnai elektromagnetiškai sąveikaujantys. Štai kodėl detektoriai jų neaptinka.

Ne viskas taip sklandu

Šis scenarijus tinka daugeliui mokslininkų, tačiau vis tiek yra daugiau klausimų nei atsakymų. Jei juodąją ir baltąją medžiagą vaizduoja tik barionai, tai lengvųjų barionų koncentracija, išreikšta procentais nuo sunkiųjų, dėl pirminės nukleosintezės, pradiniuose Visatos astronominiuose objektuose turėtų skirtis. O pusiausvyros buvimas mūsų galaktikoje nebuvo eksperimentiškai atskleistas pakankamas kiekis dideli gravitaciniai objektai, tokie kaip juodosios skylės arba neutroninių žvaigždžių, subalansuoti mūsų aureolės masę Paukščių Takas. Tačiau tos pačios neutroninės žvaigždės, tamsios galaktikos halos, juodos juodos ir (žvaigždės skirtinguose jų etapuose gyvavimo ciklas), greičiausiai yra tamsiosios medžiagos, sudarančios tamsiąją medžiagą, dalis. Juodoji energija taip pat gali juos užpildyti, įskaitant numatomus hipotetinius objektus, tokius kaip preonas, kvarkas ir Q žvaigždės.

Nebarioniniai kandidatai

Antrasis scenarijus reiškia nebarionišką pradžią. Čia kaip kandidatės gali veikti kelių tipų dalelės. Pavyzdžiui, lengvieji neutrinai, kurių egzistavimą jau įrodė mokslininkai. Tačiau jų masė, nuo vienos šimtosios iki dešimtosios tūkstantosios eV (elektronų voltų), praktiškai pašalina juos iš galimų dalelių, nes nepasiekiama būtino kritinis tankis. Tačiau sunkieji neutrinai, suporuoti su sunkiais leptonais, įprastomis sąlygomis praktiškai nepasireiškia. Tokie neutrinai vadinami steriliais, jie su savo maksimalus svoris iki dešimtosios eV s labiau tikėtina tinka kaip tamsiosios medžiagos dalelės. Aksionai ir kosmosai buvo dirbtinai įvesti fizikines lygtis spręsti kvantinės chromodinamikos ir in standartinis modelis. Kartu su kita stabilia supersimetriška dalele (SUSY-LSP) jie gali būti kandidatai, nes nedalyvauja elektromagnetinėse ir stiprios sąveikos. Tačiau skirtingai nei neutrinai, jų egzistavimas vis dar turi būti įrodytas.

Juodosios materijos teorija

Masės trūkumas Visatoje sukelia skirtingos teorijos, kai kurie iš jų yra gana turtingi. Pavyzdžiui, teorija, kad įprasta gravitacija nepajėgia paaiškinti to, kas keista ir perdėta greitas sukimasisžvaigždės viduje spiralinės galaktikos. Tokiais greičiais jie tiesiog skristų už jos ribų, jei ne kokia nors sulaikymo jėga, kurios dar neįmanoma užregistruoti. Kitos teorijos paaiškina, kad neįmanoma gauti WIMP (masyvios elektro-silpnai sąveikaujančios elementariųjų dalelių partnerių dalelės, supersimetriškos ir supersunkios, tai yra idealios kandidatės). antžeminės sąlygos, todėl jie gyvena n dimensijoje, skiriasi didžioji pusė iš mūsų, trimatis. Pagal Kaluzos-Kleino teoriją tokie matavimai mums neprieinami.

Keičiamos žvaigždės

Kita teorija aprašo, kaip kintamos žvaigždės ir juodoji medžiaga sąveikauja viena su kita. Tokios žvaigždės ryškumas gali keistis ne tik dėl viduje vykstančių metafizinių procesų (pulsacijos, chromosferos aktyvumo, iškilimų išstūmimo, perpildymo ir užtemimų dvinarėse žvaigždėse). žvaigždžių sistemos, supernovos sprogimas), bet ir dėl anomalių tamsiosios medžiagos savybių.

WARP variklis

Remiantis viena teorija, tamsioji medžiaga gali būti naudojama kaip kuras pokosminiams varikliams erdvėlaivių, veikiantis hipotetine WARP technologija (WARP Engine). Potencialiai tokie varikliai leidžia laivui judėti greičiu, viršijančiu šviesos greitį. Teoriškai jie gali išlenkti erdvę priekyje ir už laivo ir perkelti ją jame net greičiau nei elektromagnetinė bangaįsibėgėja vakuume. Pats laivas nėra lokaliai pagreitintas – tik prieš jį esantis erdvinis laukas išlinkęs. Daugelyje fantazijos istorijosŠi technologija naudojama, pvz Žvaigždžių saga Trek.

Gamyba antžeminėmis sąlygomis

Bandymai generuoti ir gauti juodąją medžiagą žemėje vis dar neatnešė sėkmės. Šiuo metu eksperimentai atliekami LHC (Large Hadron Collider), būtent ten, kur pirmą kartą buvo aptiktas Higso bozonas, taip pat kituose, mažiau galinguose, įskaitant linijinius greitintuvus, ieškant stabilių, bet elektromagnetiškai silpnai sąveikaujančių elementarių partnerių. dalelių. Tačiau nei fototino, nei gravitino, nei higsino, nei sneutrino (neutralino), taip pat kitų WIMP (WIMP) dar nebuvo gauta. Remiantis preliminariu atsargiu mokslininkų skaičiavimu, norint pagaminti vieną miligramą tamsiosios medžiagos antžeminėmis sąlygomis, reikia tiek energijos, kiek Jungtinėse Valstijose sunaudojama per metus.