Ce este materia neagră? Teoria materiei întunecate

Care a venit mai întâi: carnea de pui sau de ou? La această întrebare simplu oamenii de știință din întreaga lume se luptă de zeci de ani. O întrebare similară apare la ceea ce a fost la început, la momentul creării universului. Și dacă era, că crearea sau universurilor ciclice sau fără sfârșit? Ce este materia întunecată în spațiu și modul în care aceasta este diferită de alb? Tăierea prin diferite tipuri de religie, încearcă să ajungă la răspunsurile la aceste întrebări din punct de vedere științific. De-a lungul ultimilor ani, oamenii de știință au reușit să facă incredibil. Probabil prima dată în istoria calculelor de fizicieni teoretice au fost de acord cu calculele de fizicieni experimentale. Comunitatea științifică un număr de diferite teorii au fost prezentate de-a lungul anilor. Mai mult sau mai puțin precis, dar, estimările empiric, uneori cvasi-științifice teoretice au fost încă confirmate de experimente, unele chiar și cu o întârziere de mai mult de un deceniu (bosonul Higgs, de exemplu).

Materia întunecată - energie întunecată

Asemenea teorii sunt multe, cum ar fi teoria corzilor, teoria Big Bang (Big Bang), teoria universurilor ciclice, teoria universurilor paralele, dinamica newtoniană modificate (Mond), teoria unui univers staționar Hoyle și alții. În prezent, cu toate acestea, teoria general acceptată este în continuă expansiune și de evoluție ale universului, teze care sunt bine în cadrul conceptului de Big Bang-ului. Astfel kvaziempiricheski (t. E. Empiric, dar cu toleranțe mari și pe baza teoriilor moderne existente ale structurii microcosmosului), datele au fost obținute ca toate microparticulele cunoscute cuprind numai 4,02% din volumul total al întregii structuri a universului. Această așa-numita „cocktail barionic“, sau materia nebarionică. Cu toate acestea, cea mai mare parte a universului nostru (peste 95%) - o substanță care planifica, compoziție și proprietăți diferite. Această așa-numita materie întunecată și energia întunecată. Ei se comportă diferit: un mod diferit de a răspunde la diferite tipuri de reacții care nu sunt fixate prin mijloace tehnice existente, să prezinte proprietăți nu studiate anterior. De aici putem trage concluzia că oricare dintre aceste substanțe sunt supuse unor legi diferite ale fizicii (fizica non-newtonian, analogul verbală a geometriei non-euclidiene), sau nivelul nostru de știință și tehnologie este încă în faza inițială de formare a acesteia.

Ce este barioni?

Conform existente în momentul modelului quarc-gluon de interacțiuni puternice ale particulelor elementare doar șaisprezece (și recenta descoperire a bosonului Higgs este confirmat) a: șase tipuri (fleyvorov) quarcuri, gluonii și două opt boson. Barionii - o particulă elementară grea a interacțiunii puternice. Cel mai renumit dintre ele - este quarcii, protonii și neutronii. Familie de substanțe care diferă în spate, masele de „culoarea“ lor, și numărul de „încântare“, „ciudat“, sunt doar pietrele de temelie a ceea ce noi numim materie nebarionică. Negru (închis) materie, este de 21,8% din compoziția totală a universului este formată din alte particule nu emit radiație electromagnetică și nu reacționează cu ea. Prin urmare, pentru observarea directă la un nivel minim, și numai cu atât mai mult pentru înregistrarea unor astfel de substanțe trebuie să înceapă să înțeleagă și să armonizeze fizica legile la care sunt supuse. Mulți oameni de știință moderni sunt în prezent angajate în această afacere în institutele de cercetare din diferite țări.

Cea mai probabilă opțiune

Ce substanțe sunt considerate ca fiind posibil? Pentru început, trebuie remarcat faptul că există doar două opțiuni. Potrivit GR și SRT (General și relativității speciale), compoziția substanței poate fi atât materia întunecată nebarionică și nonbaryonic (negru). Conform teoriei Big Bang-ului de bază, orice problemă existentă este prezentată sub formă de barioni. Această afirmație este dovedită cu o precizie extrem de mare. In prezent, oamenii de știință au învățat pentru a capta particule generate după o singularitate decalaj minut, adică după starea superdens explozie a materiei, greutatea corporală, tinde la infinit, iar dimensiunile corpului, care tinde la zero. particule barionice scenariu, cel mai probabil, deoarece este format din ele și prin ele, își continuă expansiunea universului nostru. Materia întunecată, în conformitate cu această ipoteză, constă în fizica de bază, convenționale newtonian de particule, dar pentru un motiv oarecare, slab interacționează electromagnetic. Acesta este motivul pentru care nu repara detectoarele.

Nu toate atât de lin

Acest scenariu se potrivește mulți oameni de știință, cu toate acestea, rămâne încă multe întrebări decât răspunsuri. Dacă materia alb-negru este reprezentat numai barionii, a barionii concentrare plămânilor ca procent grele, care rezultă BBN trebuie să fie diferite în pornire obiectelor astronomice univers. Da, și nu a fost găsit experimental pentru a avea în galaxia noastră în echilibru număr suficient de obiecte mari de greutate, cum ar fi găuri negre sau stele neutronice, propriile noastre halo Calea Lactee pentru a echilibra greutatea. Cu toate acestea, aceleași stele neutronice, halo galactic inchis, negru găuri, alb, negru și pitici maro (stele în diferite etape ale ciclului lor de viață), cel mai probabil, o parte din materia întunecată care alcătuiește materia întunecată. energia neagră poate completa, de asemenea, de umplere, inclusiv în prezise obiecte ipotetice, cum ar fi preon, și stele Q-cuarci.

candidați nonbaryonic

Al doilea scenariu presupune un început nebarionică. Aici, ca și candidații pot face mai multe tipuri de particule. De exemplu, lumina neutrini, a căror existență a fost dovedită de către oamenii de știință. Cu toate acestea, greutatea lor, pe ordinea de o sutime la un zece eV (electron-volți), practic le exclude din particule posibile datorită inaccesibilității densitatea critică necesară. Dar neutrini grele, leptoni grele asociate, cu greu se manifestă în interacțiunile slabe în condiții normale. Astfel de neutrini numit steril, ei cu greutatea lor maximă la unul eV zecime candidați mai probabil potrivite ca particule ale materiei întunecate. Axioni și kosmiony fost introdusă în mod artificial în ecuațiile fizicii pentru a rezolva problemele din cromodinamicii cuantice în modelul standard. Împreună cu alte particule SUSY stabile (SUSY-LSP), acestea se pot califica ca un candidat, din moment ce nu participă la interacțiunile electromagnetice și puternice. Cu toate acestea, spre deosebire de neutrini, ele sunt încă ipotetice, existența sa este în continuare necesar să se dovedească.

Teoria materiei întunecate

Lipsa de masă din univers generează în acest sens sunt teorii diferite, dintre care unele sunt destul de bogate. De exemplu, teoria că gravitația normală nu poate explica rotație ciudat și excesiv de rapidă stele în galaxii spirala. La astfel de viteze, s-ar pur și simplu a zburat dincolo de ea, dacă nu pentru o anumită forță exploatație, registrul care nu este încă posibilă. Alte teorii abstracte pentru a explica imposibilitatea de a obține WIMP (particule masive partenere elektroslabovzaimodeystvuyuschie sub-particule elementare, supersimetria și extra-grele - adică candidații ideali) pe Pământ, astfel încât ei trăiesc în alta decât într-un mod mare de a noastră, tri-dimensională n-dimensiune. Conform teoriei Kaluza-Klein, astfel de măsurători nu sunt disponibile pentru noi.

stele volatile

O altă teorie descrie stele variabile și modul în care interacționează materia întunecată. Shine o stea poate varia nu numai datorită proceselor metafizice care au loc în interiorul (pulsație, activitatea chromospheric, eliberarea de protuberanțe, debordant și eclipsele în sisteme stelare binare, o explozie supernova), dar și datorită proprietăților anormale ale materiei întunecate.

motoarele warp

Conform unei teorii, materia întunecată poate fi folosit drept combustibil pentru motoarele subprostranstvennyh nave spațiale care funcționează pe tehnologia warp ipotetice (WARP Engine). Potențial, aceste motoare permit vehiculul se deplasează la viteze mai repede decât viteza luminii. Teoretic, ei sunt capabili să pătrundă curba înainte și în spatele navei și mutați-l în ea chiar mai repede decât unda electromagnetică este accelerat într-un vid. Nava în sine la nivel local nu se accelerează - un câmp curbat spațial în fața lui. În multe povestiri știință fiction folosesc această tehnologie, de exemplu, în saga Star Trek.

Elaborarea pe Pământ

Încercările de a genera și de a primi o pânză neagră pe teren încă nu au dus la succes. Experimentele efectuate în prezent la LHC (Large Hadron Collider), exact în cazul în care, pentru prima dată înregistrat bosonul Higgs, precum și alte, mai puțin puternic, inclusiv acceleratoare liniare în căutarea stabilă, dar care interacționează slab particule elementare parteneri. electromagnetice Cu toate acestea, nici photino, nici audio higsino gravitino, sneutrinos audio (Neutralino), precum și alte WIMP (WIMP) nu a fost încă primit. Conform estimării preliminare conservatoare de oameni de știință, pentru a produce un miligram de materie întunecată de pe Pământ are nevoie de echivalentul energiei consumate în Statele Unite, în cursul anului.