Co je to černá? Teorie temné hmoty

Co bylo první: vejce nebo kuře? Přes tuto jednoduchou otázku vědci po celém světě bojují desítky let. Podobná otázka nastává o tom, co bylo na samém začátku, v době vzniku vesmíru. A bylo to, toto stvoření, nebo jsou vesmíry cyklické nebo nekonečné? Co je černou hmotou ve vesmíru a jak se liší od bílé hmoty? Odstraňujeme stranou jiný druh náboženství, pokusíme se odpovědět na tyto otázky z vědeckého hlediska. Během posledních několika let vědci dokázali dělat neuvěřitelné věci. Pravděpodobně poprvé v historii se výpočty teoretických fyziků shodovaly s výpočty experimentálních fyziků. Několik různých teorií bylo vědcům předloženo v průběhu let. Více či méně přesně, empiricky, někdy quasi-vědeckých, ale teoretické odhady byly ještě potvrzeno experimenty, někteří dokonce se zpožděním více než jedno desetiletí (Higgsova bosonu, například).

Tmavá hmota - černá energie

Tyto teorie je mnoho, jako je teorie řetězce, teorie velkého třesku (Big Bang), teorie cyklických vesmírů, teorii paralelních vesmírů, modifikované newtonovské dynamiky (Měsíc), teorie stacionárního vesmíru Hoyle a další. V současné době však všeobecně přijímaná teorie se neustále rozšiřuje a vyvíjející se vesmír, teze, které jsou dobře v rámci konceptu Velkého třesku. Tak kvaziempiricheski (t. E. Empiricky, ale s velkými tolerance a na základě stávajících moderních teorií struktury mikrosvěta), byly získány údaje, že všechny známé mikročástice obsahují pouze 4,02% z celkového objemu celé struktury vesmíru. Jedná se o takzvaný "baryonový koktejl", nebo baryonickou hmotu. Avšak hlavní část našeho vesmíru (více než 95%) je látka jiného plánu, odlišného složení a vlastností. To je tzv. Černá hmota a černá energie. Chovají se jinak: jiný způsob, jak reagovat na různé druhy reakcí, které nejsou stanoveny stávajících technických prostředků vykazovat vlastnosti, které nejsou studovali dříve. Z toho můžeme vyvodit, že některé z těchto látek, podléhá různým zákonům fyziky (non-newtonovské fyziky, slovní analog non-Euclidean geometrie), nebo naší úrovni vědy a techniky je stále v počáteční fázi svého vzniku.

Co jsou to baryony?

Podle existujících v okamžiku kvark-gluonové modelu silných interakcí elementárních částic pouze šestnácti (a nedávný objev Higgs boson je potvrzeno): šest typů (fleyvorov) kvarky, gluony a dva osm boson. Baryony jsou těžké elementární částice se silnými interakcemi. Nejznámější z nich jsou kvarky, proton a neutron. Rodina látek, které se liší v zádech, masy jejich „barvy“, a počet „kouzlo“, „divný“, jsou jen základní stavební kameny, čemu říkáme baryonická záležitost. Black (tmavé) hmota, je 21,8% z celkového složení vesmíru, se skládá z jiných částic neuvolňují elektromagnetické záření a nereaguje s ním. Proto je pro přímé pozorování na minimum, a ještě víc, takže pro registraci těchto látek je třeba začít chápat jejich fyziku a harmonizaci právních předpisů, které se na ně vztahují. Mnoho moderních vědců se v současné době věnuje této problematice výzkumným ústavům různých zemí.

Nejpravděpodobnější možnost

Jaké látky jsou považovány za možné? Nejprve je třeba poznamenat, že existují pouze dvě možnosti. Podle GR a SRT (Obecná a speciální teorie relativity) může tato látka obsahovat jak složení baryonické, tak nebaryonické tmavé hmoty (černé). Podle základní teorie Velkého třesku je jakákoli existující věc zastoupena ve formě baryonů. Tato práce je dokázána s velmi vysokou přesností. V současné době se vědci naučili zachytit částice generované po minute gap výstřednosti, to znamená po výbuchu superhusté skupenství, tělesné hmotnosti, se sklonem k nekonečnu a rozměry těla, inklinovat k nule. Scénář s baryonovými částicemi je nejpravděpodobnější, protože je od nich, že náš vesmír se skládá a skrze ně se dále rozšiřuje. Černá hmota podle tohoto předpokladu se skládá ze základních částic, obecně přijatých Newtonovou fyzikou, ale z nějakého důvodu slabě interagující elektromagneticky. To je důvod, proč detektory neopravují je.

Ne vše je tak hladké

Tento scénář je vhodný pro mnoho vědců, ale stále existuje více otázek než odpovědí. Pokud je černá a bílá hmota zastoupena pouze baryons koncentrace baryons plíce jako procento z těžkého a ke vzniku BBN se musí lišit ve výchozí astronomických objektů vesmíru. Ano, a nikoli experimentálně zjištěno, že v naší galaxii v rovnováze dostatečný počet velkých objektů gravitace, jako černé díry nebo neutronové hvězdy, naší vlastní Mléčné dráhy halo vyvážení hmotnosti. Stejné neutronové hvězdy, tmavé galaxie, černé otvory, bílé, černá a hnědí trpaslíci (hvězdy v různých fázích jejich životního cyklu) jsou s největší pravděpodobností součástí tmavé hmoty, z níž sestává tmavá hmota. Černá energie může také doplnit jejich výplň, včetně předpokládaných hypotetických objektů, jako jsou preon, quark a Q-hvězdy.

Non-baryonští kandidáti

Druhý scénář znamená start bez baryonu. Zde mohou být kandidáty několik druhů částic. Například lehké neutriny, jejichž existenci již vědci dokázali. Jejich hmotnost, ale v řádu jedné sto do desetitisíce eV (elektronové volty), je prakticky vylučuje z možných částic z důvodu nedosažitelnosti nezbytné kritické hustoty. Ale těžké neutriny, spárované s těžkými leptony, se prakticky nezobrazují slabé interakce za normálních podmínek. Takové neutriny se nazývají sterilní, s maximální hmotností až do jedné desetiny eV je pravděpodobnější, že se stanou kandidáty na částice temné hmoty. Axiony a kosmony byly uměle zavedeny do fyzikálních rovnic pro řešení problémů v kvantové chromodynamice av standardním modelu. Spolu s další stabilní supersymetrickou částici (SUSY-LSP) se mohou kvalifikovat jako kandidáti, protože se neúčastní elektromagnetických a silných interakcí. Nicméně, na rozdíl od neutrin, jsou stále hypotetické, jejich existence musí ještě být prokázána.

Teorie černé hmoty

Nedostatek hmoty ve vesmíru vyvolává v tomto smyslu různé teorie, z nichž některé jsou zcela konzistentní. Například, teorie, že normální gravitace nemůže vysvětlit podivné a příliš rychlou rotaci hvězd ve spirálních galaxiích. Při takových rychlostech jednoduše proletěli za hranice, pokud ne na nějakou omezující sílu, kterou ještě není možné zaregistrovat. Jiné teorie vysvětlit nemožnost získání práce WIMP (masivní částice elektroslabovzaimodeystvuyuschie partneři elementární podčástic, Susy a superheavy - tj ideálními kandidáty) v terénních podmínkách, protože žijí v jiném než ve velkém stylu od našeho, trojrozměrný n-rozměru. Podle Kaluzy-Kleinovy ​​teorie jsou tato měření pro nás nepřístupná.

Proměnné hvězdy

Další teorie popisuje, jak variabilní hvězdy a černá hmota vzájemně spolupracují. Lesk taková hvězda se může měnit nejen v důsledku metafyzické procesy probíhající uvnitř (pulsace chromosféry uvolňovat popředí, přetečení a zatmění v dvojité hvězdy systémů, supernova výbuchu), ale také proto, že neobvyklých vlastností temné hmoty.

Motor VARP

Podle jedné z teorií, temná hmota může být použit jako palivo pro motory subprostranstvennyh kosmické lodi provozované na hypotetické warp technologii (WARP Engine). Tyto motory mohou potenciálně pohybovat rychlostí, která překračuje rychlost světla. Teoreticky mohou ohýbat prostor před a za loď a přesunout ji ještě rychleji, než se elektromagnetická vlna zrychluje ve vakuu. Loď samotná není lokálně zrychlená - pouze prostorové pole před ní je zakřivené. V mnoha fantastických příbězích se tato technologie používá například v sérii Star Trek.

Generování v pozemních podmínkách

Pokusy o generování a přijímání černé hmoty na zemi stále nevedly k úspěchu. V současné době prováděny experimenty na LHC (urychlovače LHC), přesně tam, kde se poprvé zaznamenané Higgs boson, jakož i další, méně silné, včetně lineárních urychlovačích při hledání stabilní, ale slabě interagující elementární částice elektromagneticky partnery. Nicméně, ani photino ani gravitino higsino audio, audio sneutrinos (neutralino), jakož i další wimps (WIMP) dosud přijat. Podle předběžných konzervativního odhadu vědců, produkovat jeden miligram temné hmoty na Zemi potřebuje ekvivalent energie spotřebované ve Spojených státech v průběhu roku.