Care a venit primul: un ou sau un pui?Oamenii de știință din întreaga lume se luptă cu această întrebare simplă de mai bine de o duzină de ani. O întrebare similară apare cu privire la ceea ce a fost chiar la început, în momentul creării universului. Și a fost, această creație sau universurile sunt ciclice sau infinite? Ce este materia neagră în spațiu și în ce este diferită de alb? Eliminând diferite tipuri de religii, să încercăm să abordăm răspunsurile la aceste întrebări dintr-un punct de vedere științific. În ultimii ani, oamenii de știință au realizat lucruri incredibile. Probabil, pentru prima dată în istorie, calculele fizicienilor teoretici au fost de acord cu calculele fizicienilor experimentali. Câteva teorii diferite au fost prezentate comunității științifice de-a lungul anilor. Mai mult sau mai puțin precis, empiric, uneori cvasiințific, cu toate acestea, datele teoretice calculate au fost totuși confirmate de experimente, unele chiar cu o întârziere de peste o duzină de ani (bosonul Higgs, de exemplu).
Materie întunecată - energie neagră
Există multe astfel de teorii, de exemplu:Teoria corzilor, teoria Big Bang, teoria universurilor ciclice, teoria universurilor paralele, dinamica newtoniană modificată (MOND), teoria F. Hoyle a universului staționar și altele. Cu toate acestea, în prezent, teoria unui Univers în continuă expansiune și evoluție este considerată general acceptată, ale cărei teze se încadrează bine în cadrul conceptului Big Bang. În același timp, cvasi-empiric (adică, empiric, dar cu toleranțe mari și bazate pe teoriile moderne existente ale structurii micro-lumii), s-au obținut date că toate microparticulele cunoscute de noi reprezintă doar 4,02% din volumul total al întreaga compoziție a Universului. Acesta este așa-numitul „cocktail barionic” sau materie barionică. Cu toate acestea, partea principală a Universului nostru (mai mult de 95%) sunt substanțe cu un plan diferit, cu o compoziție și proprietăți diferite. Aceasta este așa-numita materie neagră și energia neagră. Se comportă diferit: reacționează diferit la diferite tipuri de reacții, nu sunt fixate prin mijloace tehnice existente, prezintă proprietăți care nu au fost studiate până acum. Din aceasta putem concluziona că fie aceste substanțe respectă alte legi ale fizicii (fizica non-newtoniană, un analog verbal al geometriei non-euclidiene), fie nivelul nostru de dezvoltare a științei și tehnologiei este doar în stadiul inițial al formării sale.
Ce sunt barionii?
Conform curentuluimodelul quark-gluon al interacțiunilor puternice, există doar șaisprezece particule elementare (iar descoperirea recentă a bosonului Higgs confirmă acest lucru): șase tipuri (arome) de quarks, opt gluoni și doi bosoni. Barionii sunt particule elementare grele cu interacțiuni puternice. Cele mai faimoase dintre ele sunt quarcii, protonii și neutronii. Familiile unor astfel de substanțe, care diferă prin spate, mase, „culoare”, precum și numărul „farmecului”, „ciudățeniei”, sunt tocmai elementele de bază ale a ceea ce numim materie barionică. Materia neagră (întunecată), care reprezintă 21,8% din compoziția totală a Universului, constă din alte particule care nu emit radiații electromagnetice și nu reacționează în niciun fel cu ea. Prin urmare, pentru observarea directă, cel puțin și cu atât mai mult pentru înregistrarea unor astfel de substanțe, este mai întâi necesar să le înțelegem fizica și să fim de acord cu legile la care se supun. Mulți oameni de știință moderni se angajează în prezent în această chestiune în institute de cercetare din diferite țări.
Cea mai probabilă opțiune
Ce substanțe sunt considerate caposibil? Pentru început, trebuie remarcat faptul că există doar două opțiuni posibile. Conform relativității generale și relativității speciale (relativitate generală și specială), compoziția acestei substanțe poate fi atât materie întunecată barionică, cât și non-barionică (neagră). Conform teoriei principale a Big Bang-ului, orice materie existentă este reprezentată sub formă de barioni. Această teză a fost dovedită cu o precizie extrem de mare. În prezent, oamenii de știință au învățat să fixeze particulele formate la un minut după ruperea singularității, adică după explozia unei stări superdense a materiei, cu o masă corporală care tinde la infinit și dimensiunile corpului tind la zero. Scenariul cu particule barionice este cel mai probabil, deoarece este din ele că Universul nostru este compus și prin ele își continuă expansiunea. Substanța neagră, conform acestei ipoteze, constă din particulele principale, acceptate în general de fizica newtoniană, dar din anumite motive interacționează slab într-un mod electromagnetic. De aceea detectoarele nu le detectează.
Nu totul este atât de lin
Cu toate acestea, acest scenariu se potrivește multor oameni de științăexistă încă mai multe întrebări decât răspunsuri. Dacă atât substanța albă, cât și cea albă sunt reprezentate doar de barioni, atunci concentrația barionilor ușori ca procent din cele grele, ca urmare a nucleosintezei primare, ar trebui să fie diferită în obiectele astronomice originale ale Universului. Și nu a fost dezvăluită experimental prezența în galaxia noastră în echilibru a unui număr suficient de obiecte de gravitație mari, cum ar fi găurile negre sau stelele de neutroni, pentru a echilibra masa halo a Căii noastre Lactee. Cu toate acestea, aceleași stele de neutroni, halouri galactice întunecate, găuri negre, pitici albi, negri și maronii (stele aflate în diferite etape ale ciclului lor de viață) sunt cel mai probabil parte a materiei întunecate care alcătuiește materia întunecată. Energia neagră poate completa și umpluturile lor, inclusiv în obiecte ipotetice prezise, cum ar fi stele preon, quark și Q.
Candidați non-barionici
Al doilea scenariu implică un non-barionicStart. Aici, mai multe tipuri de particule pot acționa ca candidați. De exemplu, neutrini ușori, a căror existență a fost deja dovedită de oamenii de știință. Cu toate acestea, masa lor, de ordinul unei sutimi până la o zecime de mi e dintr-un eV (electron-volt), practic îi exclude de la posibile particule datorită inaccesibilității densității critice necesare. Dar neutrinii grei, asociați cu leptoni grei, practic nu se manifestă în interacțiuni slabe în condiții normale. Astfel de neutrini sunt numiți sterili; cu masa lor maximă de până la o zecime din eV, sunt mai susceptibili de a fi candidați adecvați pentru particule de materie întunecată. Axiunile și cosmonii au fost introduse artificial în ecuații fizice pentru a rezolva probleme în cromodinamica cuantică și în modelul standard. Împreună cu o altă particulă supersimetrică stabilă (SUSY-LSP), ele pot fi candidate, deoarece nu participă la interacțiuni electromagnetice și puternice. Cu toate acestea, spre deosebire de neutrini, acestea sunt încă ipotetice, existența lor trebuie încă dovedită.
Teoria materiei negre
Lipsa masei în Univers dă naștere la acest lucrurelatarea diferitelor teorii, dintre care unele sunt destul de consistente. De exemplu, teoria conform căreia gravitația obișnuită nu poate explica rotația ciudată și exorbitant de rapidă a stelelor din galaxiile spirale. La astfel de viteze, ar zbura pur și simplu în afara limitelor sale, dacă nu pentru o forță de reținere, care nu este încă posibilă înregistrarea. Alte teze de teorii explică imposibilitatea obținerii WIMP-urilor (particule masive de partener interacțiune electrolabă de subparticule elementare, supersimetrice și suprasolicitate - adică candidați ideali) în condiții terestre, deoarece trăiesc în dimensiunea n, care este diferită de a noastră, trei -dimensional. Conform teoriei Kaluza-Klein, astfel de măsurători nu sunt disponibile pentru noi.
Stele mutabile
O altă teorie descrie modul în care variază stelele șimateria neagră interacționează între ele. Luminozitatea unei astfel de stele se poate schimba nu numai datorită proceselor metafizice care au loc în interior (pulsație, activitate cromosferică, ejecția proeminențelor, deversare și eclipse în sistemele stelare binare, explozie de supernovă), ci și datorită proprietăților anormale ale materiei întunecate.
Motor WARP
Conform unei teorii, materia întunecată poatefolosit ca combustibil pentru motoarele subspațiale ale navelor spațiale care funcționează pe o ipotetică tehnologie WARP (motor WARP). Potențial, astfel de motoare permit navei să se deplaseze la viteze care depășesc viteza luminii. În teorie, ei sunt capabili să îndoaie spațiul în fața și în spatele navei și să-l mute în ea chiar mai repede decât o undă electromagnetică accelerează în vid. Nava în sine nu este accelerată local - doar câmpul spațial din fața ei este îndoit. Multe povești de science fiction folosesc această tehnologie, cum ar fi saga Star Trek.
Dezvoltarea în condiții terestre
Încearcă să genereze și să obțină materie întunecatăpe pământ încă nu au dus la succes. În prezent, se efectuează experimente la LHC (Large Hadron Collider), exact acolo unde a fost înregistrat pentru prima dată bosonul Higgs, precum și la altele mai puțin puternice, inclusiv colizori liniari în căutarea unor parteneri stabili, dar care interacționează slab electromagnetic, de particule elementare. . Cu toate acestea, nici fotino, nici gravitino, nici higshino, nici sneutrino (neutralino), precum și alte WIMP (WIMP) nu au fost încă obținute. Conform estimărilor conservatoare preliminare ale oamenilor de știință, pentru a obține un miligram de materie întunecată în condiții terestre, este necesar echivalentul energiei consumate în Statele Unite în cursul anului.
