Co přišlo jako první: vejce nebo kuře?Vědci z celého světa bojují s touto jednoduchou otázkou již více než tucet let. Podobná otázka vyvstává ohledně toho, co bylo na samém počátku, v době vzniku vesmíru. A bylo to, toto stvoření, nebo jsou vesmíry cyklické nebo nekonečné? Co je černá hmota ve vesmíru a jak se liší od bílé? Odložíme-li různé druhy náboženství, pokusme se přistoupit k odpovědím na tyto otázky z vědeckého hlediska. V posledních několika letech dokázali vědci neuvěřitelné věci. Pravděpodobně poprvé v historii souhlasily výpočty teoretických fyziků s výpočty experimentálních fyziků. V průběhu let bylo vědecké komunitě představeno několik různých teorií. Více či méně přesně, empiricky, někdy kvazi-vědecky, teoretická vypočítaná data byla nicméně potvrzena experimenty, některá dokonce se zpožděním více než tucet let (například Higgsův boson).
Temná hmota - černá energie
Existuje mnoho takových teorií, například:Teorie strun, teorie velkého třesku, teorie cyklických vesmírů, teorie paralelních vesmírů, modifikovaná newtonovská dynamika (MOND), teorie stacionárního vesmíru F. Hoyla a další. V současné době je však teorie obecně se rozvíjejícího a vyvíjejícího se vesmíru považována za obecně přijímanou, jejíž práce dobře zapadají do rámce konceptu Velkého třesku. Současně byly kvazi-empiricky (tj. Experimentálně, ale s velkou tolerancí a na základě existujících moderních teorií struktury mikrosvěta) získány údaje, že všechny známé mikročástice, které známe, tvoří pouze 4,02% z celkového objemu celé složení vesmíru. Toto je takzvaný „baryonický koktejl“ nebo baryonická hmota. Hlavní částí našeho vesmíru (více než 95%) jsou však látky jiného plánu, jiného složení a vlastností. Toto je takzvaná černá hmota a černá energie. Chovají se odlišně: reagují odlišně na různé druhy reakcí, nejsou fixovány stávajícími technickými prostředky, vykazují vlastnosti, které nebyly dříve studovány. Z toho můžeme vyvodit závěr, že buď tyto látky podléhají jiným fyzikálním zákonům (nenewtonská fyzika, slovní analog neeuklidovské geometrie), nebo je naše úroveň rozvoje vědy a techniky teprve v počátečním stádiu jejího vzniku.
Co jsou baryony?
Podle aktuálníhokvark-gluonový model silných interakcí existuje pouze šestnáct elementárních částic (a nedávný objev Higgsova bosonu to potvrzuje): šest druhů (příchutí) kvarků, osm gluonů a dva bosony. Baryony jsou těžké elementární částice se silnými interakcemi. Nejznámější z nich jsou kvarky, proton a neutron. Rodiny těchto látek, lišící se zády, hmotami, svou „barvou“, stejně jako počty „kouzla“, „podivnosti“, jsou přesně stavebními kameny toho, čemu říkáme baryonická hmota. Černá (tmavá) hmota, která tvoří 21,8% celkového složení vesmíru, se skládá z dalších částic, které nevyzařují elektromagnetické záření a nijak s ním nereagují. Proto je přinejmenším, a ještě více pro registraci takových látek, nutné nejprve porozumět jejich fyzice a dohodnout se na zákonech, jimiž se řídí. Mnoho moderních vědců se v současné době zabývá touto otázkou ve výzkumných ústavech v různých zemích.
Nejpravděpodobnější možnost
Za jaké látky jsou považoványmožný? Nejprve je třeba poznamenat, že existují pouze dvě možné možnosti. Podle obecné relativity a speciální relativity (obecná a speciální relativita), pokud jde o složení, může být touto látkou jak baryonická, tak nebaronická temná hmota (černá). Podle hlavní teorie velkého třesku je jakákoli existující hmota reprezentována ve formě baryonů. Tato práce byla prokázána s extrémně vysokou přesností. V současné době se vědci naučili fixovat částice vytvořené minutu po přerušení singularity, tedy po výbuchu superhustého stavu hmoty, s tělesnou hmotou inklinující k nekonečnu a tělesnými rozměry směřujícími k nule. Scénář s baryonickými částicemi je nejpravděpodobnější, protože právě z nich se skládá náš vesmír a prostřednictvím nich pokračuje v expanzi. Černá hmota se podle tohoto předpokladu skládá z hlavních částic, které Newtonova fyzika obecně přijímá, ale z nějakého důvodu elektromagneticky slabě interagují. Proto je detektory nezjistí.
Ne všechno je tak hladké
Tento scénář však vyhovuje mnoha vědcůmstále existuje více otázek než odpovědí. Pokud jsou černá i bílá hmota reprezentována pouze baryony, měla by být koncentrace lehkých baryonů jako procento těžkých v důsledku primární nukleosyntézy v původních astronomických objektech vesmíru odlišná. A nebylo experimentálně odhaleno, že v naší galaxii je v rovnováze dostatečný počet velkých gravitačních objektů, jako jsou černé díry nebo neutronové hvězdy, k vyvážení hmotnosti halo naší Mléčné dráhy. Stejné neutronové hvězdy, temné galaktické halo, černé díry, bílí, černí a hnědí trpaslíci (hvězdy v různých fázích jejich životního cyklu) jsou však s největší pravděpodobností součástí temné hmoty, která tvoří temnou hmotu. Černá energie může také doplňovat jejich náplň, včetně předpovězených hypotetických objektů, jako jsou preon, kvark a Q hvězdy.
Non-baryonické kandidáty
Druhý scénář implikuje nebaryonickýStart. Zde může několik typů částic působit jako kandidáti. Například světelná neutrina, jejichž existenci již vědci dokázali. Jejich hmotnost, řádově od jedné setiny do jedné desetitisíciny eV (elektronvolt), je však prakticky vylučuje z možných částic kvůli nedosažitelnosti požadované kritické hustoty. Ale těžká neutrina ve spojení s těžkými leptony se za normálních podmínek prakticky neprojevují ve slabých interakcích. Taková neutrina se nazývají sterilní; s maximální hmotností až jedné desetiny eV jsou pravděpodobně vhodnější jako kandidáti na částice temné hmoty. Axiony a kosmony byly uměle zavedeny do fyzikálních rovnic k řešení problémů v kvantové chromodynamice a ve standardním modelu. Spolu s další stabilní supersymetrickou částicí (SUSY-LSP) mohou být kandidáty, protože se neúčastní elektromagnetických a silných interakcí. Na rozdíl od neutrin jsou však stále hypotetická, jejich existenci je třeba ještě prokázat.
Teorie černé hmoty
Důvodem je nedostatek hmoty ve vesmírupopis různých teorií, z nichž některé jsou docela konzistentní. Například teorie, že obyčejná gravitace nedokáže vysvětlit podivnou a přemrštěně rychlou rotaci hvězd ve spirálních galaxiích. Při takových rychlostech by z toho prostě vyletěli, nebýt nějaké přídržné síly, kterou zatím není možné zaregistrovat. Další teze teorií vysvětlují nemožnost získání WIMP (masivní elektroslabě interagující partnerské částice elementárních podčástic, supersymetrické a superheavy - tedy ideální kandidáti) v pozemských podmínkách, protože žijí v n-dimenzi, která se liší od naší, tři -dimenzionální. Podle Kaluza-Kleinovy teorie nám taková měření nejsou k dispozici.
Proměnlivé hvězdy
Další teorie popisuje, jak proměnné hvězdy ačerná hmota na sebe vzájemně působí. Jas takové hvězdy se může měnit nejen v důsledku metafyzických procesů probíhajících uvnitř (pulzace, aktivita chromosféry, vyhazování výběžků, přetečení a zatmění v binárních hvězdných systémech, výbuch supernovy), ale také díky anomálním vlastnostem temné hmoty.
WARP motor
Podle jedné teorie temná hmota můžepoužívá se jako palivo pro podprostorové motory kosmických lodí pracujících na hypotetické technologii WARP (WARP Engine). Potenciálně takové motory umožňují lodi pohybovat se rychlostí vyšší než je rychlost světla. Teoreticky jsou schopni ohýbat prostor před a za lodí a pohybovat v něm ještě rychleji, než se ve vakuu zrychlí elektromagnetická vlna. Samotná loď není lokálně zrychlena - pouze prostorové pole před ní je ohnuté. Mnoho sci-fi příběhů používá tuto technologii, například sága Star Treku.
Vývoj v suchozemských podmínkách
Pokusy o generování a získání temné hmotyna Zemi dosud nevedly k úspěchu. V současné době probíhají experimenty na LHC (Large Andron Collider), přesně tam, kde byl poprvé zaznamenán Higgsův boson, a také na dalších, méně výkonných, včetně lineárních urychlovačů při hledání stabilních, ale elektromagneticky slabě interagujících partnerů elementárních částic . Dosud však nebylo třeba získat ani photino, ani gravitino, ani Higshino, ani Sneutrino (Neutralino), stejně jako další WIMP (WIMP). Podle předběžných konzervativních odhadů vědců je pro získání jednoho miligramu temné hmoty v pozemských podmínkách zapotřebí ekvivalent energie spotřebované ve Spojených státech během roku.
