Vilket kom först: ett ägg eller en kyckling?Forskare över hela världen har kämpat med denna enkla fråga i mer än ett dussin år. En liknande fråga uppstår om vad som var i början, vid tidpunkten för skapandet av universum. Och var det, denna skapelse eller universum är cykliska eller oändliga? Vad är svart materia i rymden och hur skiljer det sig från vitt? Låt oss avlägsna olika typer av religioner, låt oss försöka närma oss svaren på dessa frågor ur vetenskaplig synvinkel. Under de senaste åren har forskare åstadkommit otroliga saker. För första gången i historien överensstämde sannolikt beräkningarna av teoretiska fysiker med beräkningarna från experimentella fysiker. Flera olika teorier har presenterats för det vetenskapliga samfundet genom åren. Mer eller mindre noggrant, empiriskt, ibland kvasi-vetenskapligt, bekräftades dock de teoretiska beräknade uppgifterna ändå av experiment, vissa till och med med en fördröjning på mer än ett dussin år (Higgs-bosonen, till exempel).
Mörk materia - svart energi
Det finns många sådana teorier, till exempel:Strängteori, Big Bang-teori, teori om cykliska universum, teori om parallella universum, Modified Newtonian dynamics (MOND), F. Hoyles teori om stationärt universum och andra. För närvarande anses dock teorin om ett ständigt expanderande och utvecklande universum vara allmänt accepterat, vars teser passar bra inom ramen för Big Bang-konceptet. Samtidigt, kvasi-empiriskt (dvs. empiriskt, men med stora toleranser och baserat på befintliga moderna teorier om mikrovärldens struktur), erhölls data om att alla kända mikropartiklar endast utgör 4,02% av den totala volymen av hela universums sammansättning. Detta är den så kallade "baryonic cocktail" eller baryonic materia. Huvuddelen av vårt universum (mer än 95%) är dock ämnen av en annan plan, med en annan sammansättning och egenskaper. Detta är den så kallade svarta materien och den svarta energin. De beter sig olika: de reagerar olika på olika typer av reaktioner, de fixas inte med befintliga tekniska medel, de visar egenskaper som inte har studerats tidigare. Av detta kan vi dra slutsatsen att antingen dessa ämnen följer andra fysiklagar (icke-newtonsisk fysik, en verbal analog av icke-euklidisk geometri), eller så är vår utvecklingsnivå för vetenskap och teknik bara i början av dess bildande.
Vad är baryoner?
Enligt nuvarandekvark-gluon-modellen av starka interaktioner, det finns bara sexton elementära partiklar (och den senaste upptäckten av Higgs-bosonen bekräftar detta): sex typer (smaker) av kvarker, åtta gluoner och två bosoner. Baryoner är tunga elementära partiklar med starka interaktioner. De mest kända av dem är kvark, proton och neutron. Familjer av sådana ämnen, olika i rygg, massa, "färg", liksom antalet "charm", "konstighet", är just byggstenarna för det vi kallar baryoniskt material. Svart (mörk) materia, som utgör 21,8% av den totala sammansättningen av universum, består av andra partiklar som inte avger elektromagnetisk strålning och inte reagerar med det på något sätt. Därför är det, för åtminstone direkt, och ännu mer för registrering av sådana ämnen, nödvändigt att först förstå deras fysik och komma överens om de lagar som de följer. Många moderna forskare är för närvarande engagerade i denna fråga i forskningsinstitut i olika länder.
Det mest troliga alternativet
Vilka ämnen anses varamöjlig? Till att börja med bör det noteras att det bara finns två möjliga alternativ. Enligt allmän relativitet och special relativitet (allmän och speciell relativitet), när det gäller komposition, kan detta ämne vara både baryoniskt och icke-baryoniskt mörkt material (svart). Enligt huvudteorin för Big Bang representeras alla befintliga ämnen i form av baryoner. Denna avhandling har bevisats med extremt hög noggrannhet. För närvarande har forskare lärt sig att fixera partiklarna som bildats en minut efter att singulariteten bryts, det vill säga efter explosionen av ett supertätt tillstånd av materia, med en kroppsmassa som tenderar till oändligheten och kroppsdimensionerna tenderar till noll. Scenariot med baryoniska partiklar är det mest troliga, eftersom det är av dem som vårt universum är sammansatt och genom dem fortsätter sin expansion. Svart materia, enligt detta antagande, består av huvudpartiklarna, allmänt accepterade av Newtons fysik, men av någon anledning svagt interagerar på ett elektromagnetiskt sätt. Det är därför detektorer inte upptäcker dem.
Inte allt är så smidigt
Detta scenario passar dock många forskaredet finns fortfarande fler frågor än svar. Om både svart och vitt material endast representeras av baryoner, bör koncentrationen av lätta baryoner som en procentandel av tunga, som ett resultat av primär nukleosyntes, vara annorlunda i de ursprungliga astronomiska objekten i universum. Och det har inte avslöjats experimentellt närvaron i vår galax i jämvikt mellan ett tillräckligt antal stora tyngdföremål, som svarta hål eller neutronstjärnor, för att balansera massan av vår Vintergatas gloria. Men samma neutronstjärnor, mörka galaktiska glorier, svarta hål, vita, svarta och bruna dvärgar (stjärnor i olika stadier av deras livscykel) är troligen en del av den mörka materien som utgör mörk materia. Svart energi kan också komplettera deras fyllningar, inklusive i förutsagda hypotetiska föremål som preon-, kvark- och Q-stjärnor.
Icke-baryoniska kandidater
Det andra scenariot innebär en icke-baryoniskStart. Här kan flera typer av partiklar fungera som kandidater. Till exempel ljusneutriner vars existens redan har bevisats av forskare. Emellertid utesluter deras massa, i storleksordningen en hundradel till en tio tusendels eV (elektron-Volt), dem praktiskt taget från möjliga partiklar på grund av den nödvändiga kritiska densiteten. Men tunga neutrino, ihop med tunga leptoner, manifesterar sig praktiskt taget inte i svaga interaktioner under normala förhållanden. Sådana neutriner kallas sterila; med sin maximala massa på upp till en tiondel av eV är de mer benägna att vara lämpliga kandidater för partiklar av mörk materia. Axioner och kosmoner har artificiellt införts i fysiska ekvationer för att lösa problem i kvantkromodynamik och i standardmodellen. Tillsammans med en annan stabil supersymmetrisk partikel (SUSY-LSP) kan de mycket väl vara kandidater, eftersom de inte deltar i elektromagnetiska och starka interaktioner. Men till skillnad från neutriner är de fortfarande hypotetiska, deras existens behöver fortfarande bevisas.
Teorin om svart materia
Bristen på massa i universum ger upphov till dettahänsyn tas till olika teorier, av vilka vissa är ganska konsekventa. Till exempel teorin att vanlig tyngdkraft inte kan förklara den konstiga och orimligt snabba rotationen av stjärnor i spiralgalaxer. Vid sådana hastigheter skulle de helt enkelt flyga ut ur det, om inte för någon hållkraft, som ännu inte är möjligt att registrera. Andra teorier om teorier förklarar omöjligheten att erhålla WIMP (massiva elektriskt interagerande partnerpartiklar av elementära subpartiklar, supersymmetriska och superhunga - det vill säga idealiska kandidater) under markförhållanden, eftersom de lever i n-dimensionen, som skiljer sig från vår, tre -dimensionell. Enligt Kaluza-Klein-teorin är sådana mätningar inte tillgängliga för oss.
Föränderliga stjärnor
En annan teori beskriver hur variabla stjärnor ochsvart materia interagerar med varandra. Ljusstyrkan hos en sådan stjärna kan förändras inte bara på grund av metafysiska processer som äger rum inuti (pulsering, kromosfärisk aktivitet, utstötning av framträdanden, överflöd och förmörkelser i binära stjärnsystem, supernovaexplosion), men också på grund av de mörka materiens avvikande egenskaper.
WARP-motor
Enligt en teori kan mörk materiaanvänds som bränsle för delrumsmotorer av rymdfarkoster som arbetar på en hypotetisk WARP-teknik (WARP Engine). Potentiellt tillåter sådana motorer fartyget att röra sig i hastigheter som överstiger ljusets hastighet. I teorin har de möjlighet att böja rymden framför och bakom fartyget och flytta det i det ännu snabbare än en elektromagnetisk våg accelererar i vakuum. Själva fartyget accelereras inte lokalt - bara det rumsliga fältet framför det är böjt. Många science fiction-berättelser använder denna teknik, till exempel Star Trek-sagan.
Utveckling under markförhållanden
Försök att skapa och erhålla mörk materiapå jorden har ännu inte lett till framgång. För närvarande utförs experiment vid LHC (Large Andron Collider), exakt där Higgs-bosonen först registrerades, liksom vid andra, mindre kraftfulla, inklusive linjära kolliderar på jakt efter stabila, men elektromagnetiskt svagt interagerande partners av elementära partiklar. . Varken fotino, gravitino eller Higshino eller Sneutrino (Neutralino) samt andra WIMP (WIMP) har dock ännu inte uppnåtts. Enligt preliminära konservativa uppskattningar av forskare krävs motsvarande energi som förbrukas i USA under året för att få ett milligram mörk materia under markförhållanden.
