Кара зат деген эмне? караңгы зат теориясы

2024 Автор: Henry Conors | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-02-12 10:18

Кайсысы биринчи келди: жумурткабы же тоокпу? Дүйнө жүзүндөгү илимпоздор ондогон жылдар бою бул жөнөкөй суроо менен күрөшүп келишет. Ушундай эле суроо Ааламдын жаралышынын эң башында эмне болгон деген суроо туулат. Бирок бул жаратуубу же ааламдар циклдикпи же чексизби? Космостогу кара зат деген эмне жана ал ак заттан эмнеси менен айырмаланат? Диндин ар кандай түрлөрүн четке кагып, бул суроолордун жоопторуна илимий көз караштан караганга аракет кылалы. Акыркы бир нече жыл ичинде окумуштуулар ойго келбеген нерселерди жасоого жетишти. Балким тарыхта биринчи жолу теориялык физиктердин эсептөөлөрү эксперименталдык физиктердин эсептөөлөрү менен макулдашты. Бул жылдар аралыгында илимий коомчулукка бир нече түрдүү теориялар сунушталды. Тагыраак же аздыр-көптүр эмпирикалык жол менен, кээде квази-илимий жактан, бирок, теориялык эсептелген маалыматтар эксперименттер менен тастыкталган, айрымдары атүгүл он эки жылдан ашык кечигүү менен (мисалы, Хиггс бозону).

Кара материя - кара энергия

Мындай көптөгөн теориялар бар, мисалы: Сап теориясы, Чоң жарылуу теориясы, Циклдик Аалам теориясы, Параллель Аалам теориясы, Модификацияланган Ньютон динамикасы (MOD), Ф. Хойл жана башкалар. Бирок, учурда, тынымсыз кеңейип жана өнүгүп жаткан Аалам теориясы жалпы кабыл алынган деп эсептелет, анын тезистери Биг Бенг концепциясынын алкагында туура келет. Ошол эле учурда квази-эмпирикалык (б.а., эмпирикалык, бирок чоң толеранттуулук менен жана микрокосмостун түзүлүшүнүн азыркы учурдагы теорияларынын негизинде) бизге белгилүү болгон бардык микробөлүкчөлөр жалпы көлөмүнүн 4,02% гана түзөрү жөнүндө маалыматтар алынган. Ааламдын бүт курамы. Бул "барион коктейли" же бариондук зат деп аталган нерсе. Бирок, биздин Ааламдын негизги бөлүгү (95% дан ашыгы) башка пландагы, ар кандай составдагы жана касиеттеги заттар. Бул кара зат жана кара энергия деп аталат. Алар өзүн башкача алып жүрүшөт: реакциялардын ар кандай түрлөрүнө ар кандай реакция кылышат, колдо болгон техникалык каражаттар менен бекитилбейт жана мурда изилденбеген касиеттерди көрсөтүшөт. Мындан же бул заттар физиканын башка закондоруна (Ньютондук эмес физика, евклиддик эмес геометриянын вербалдык аналогу) баш ийет, же биздин илим менен техниканын өнүгүү деңгээли анын калыптанышынын алгачкы этабында гана деген тыянак чыгарууга болот.

Бариондор деген эмне?

Күчтүү өз ара аракеттешүүлөрдүн учурдагы кварк-глюон моделине ылайык, он алты эле элементардык бөлүкчө бар (жана Хиггс бозонун жакында ачылышы муну тастыктайт): кварктардын алты түрү (даамдары), сегиз глюон жана эки бозон. Бариондор - күчтүү өз ара аракеттенишкен оор элементардык бөлүкчөлөр. Алардын эң белгилүүлөрү кварктар, протон жана нейтрондор. Мындай заттардын үй-бүлөлөрү, айырмаланатспин, массалар, алардын «түсү», ошондой эле «сыйкырчылык», «кызыкчылык» сандары биз бариондук материя деп атаган нерсенин курулуш материалы болуп саналат. Ааламдын жалпы курамынын 21,8% түзгөн кара (кара) зат электромагниттик нурланууну чыгарбаган жана аны менен эч кандай реакцияга кирбеген башка бөлүкчөлөрдөн турат. Ошондуктан, жок эле дегенде, түздөн-түз байкоо жүргүзүү үчүн, ал тургай, мындай заттарды каттоо үчүн, адегенде алардын физикасын түшүнүү жана алар баш ийген мыйзамдарды макулдашуу керек. Учурда көптөгөн заманбап илимпоздор муну дүйнө жүзүндөгү изилдөө институттарында жасап жатышат.

Эң ыктымалдуу вариант

Кандай заттар мүмкүн деп эсептелет? Баштоо үчүн, эки гана мүмкүн болгон варианттар бар экенин белгилей кетүү керек. GR жана SRT (Жалпы жана Өзгөчө Салыштырмалуу) боюнча, курамы боюнча бул зат барион жана барион эмес караңгы зат (кара) болушу мүмкүн. Чоң жарылуунун негизги теориясы боюнча, бар болгон ар кандай зат бариондор түрүндө көрсөтүлөт. Бул тезис өтө жогорку тактык менен далилденген. Учурда илимпоздор сингулярлык жарылуудан бир мүнөттөн кийин пайда болгон бөлүкчөлөрдү, башкача айтканда, заттын өтө тыгыз абалынын жарылуусунан кийин, дене массасы чексиздикке, ал эми дене өлчөмдөрү нөлгө жакын болгон бөлүкчөлөрдү кармоону үйрөнүштү. Барион бөлүкчөлөрүнүн сценарийи эң ыктымалдуу, анткени биздин Аалам алардан турат жана алар аркылуу кеңейүүсү уланууда. кара зат,бул божомолго ылайык, ал Ньютон физикасы тарабынан жалпысынан кабыл алынган, бирок кандайдыр бир себептерден улам электромагниттик жол менен алсыз аракеттенген негизги бөлүкчөлөрдөн турат. Ошондуктан детекторлор аларды аныкташпайт.

Бул анчалык жай жүрбөй жатат

Бул сценарий көптөгөн илимпоздорго туура келет, бирок жоопторго караганда суроолор дагы эле көп. Эгерде ак да, кара да бариондор менен гана көрсөтүлсө, анда биринчилик нуклеосинтездин натыйжасында жеңил бариондордун оор заттарга карата пайыздык үлүшү менен концентрациясы Ааламдын алгачкы астрономиялык объектилеринде ар кандай болушу керек. Жана эксперименталдык түрдө, биздин галактикада жетиштүү сандагы чоң гравитациялык объекттердин, мисалы, кара тешиктер же нейтрон жылдыздары, биздин Саманчынын жолунун гало массасын тең салмактуулук менен камсыз кылуу үчүн ачылган эмес. Бирок, ошол эле нейтрон жылдыздары, караңгы галактикалык галактика, кара тешиктер, ак, кара жана күрөң эргежээлдер (алардын жашоо циклинин ар кандай этаптарында жылдыздар), кыязы, караңгы зат түзгөн караңгы заттын бир бөлүгү. Кара энергия алардын толушун, анын ичинде преон, кварк жана Q жылдыздары сыяктуу болжолдонгон гипотетикалык объекттерди да толуктай алат.

Бариондук эмес талапкерлер

Экинчи сценарий бариондук эмес келип чыгууну билдирет. Бул жерде бөлүкчөлөрдүн бир нече түрү талапкер катары чыга алат. Мисалы, жарык нейтринолордун бар экендиги илимпоздор тарабынан буга чейин далилденген. Бирок, алардын массасы, жүздөн бирге чейинон-миң эВ (электрон-Вольт), зарыл болгон критикалык тыгыздыктын жетишсиздигинен улам аларды мүмкүн болгон бөлүкчөлөрдөн иш жүзүндө чыгарат. Бирок оор лептондор менен жупташкан оор нейтрино кадимки шарттарда алсыз өз ара аракеттенишүүдө дээрлик көрүнбөйт. Мындай нейтрино стерилдүү деп аталат; алардын максималдуу массасы эВнын ондон бирине чейин, алар караңгы заттын бөлүкчөлөрү үчүн талапкер болушу ыктымал. Кванттык хромодинамикадагы жана стандарттык моделдеги маселелерди чечүү үчүн аксиондор жана космиондор физикалык теңдемелерге жасалма түрдө киргизилген. Башка туруктуу суперсимметриялык бөлүкчө (SUSY-LSP) менен бирге, алар электромагниттик жана күчтүү өз ара аракеттенишүүлөргө катышпай тургандыктан, талапкерлер катары талапка жооп бериши мүмкүн. Бирок, нейтринолордон айырмаланып, алар дагы эле гипотетикалык, алардын бар экенин дагы эле далилдеш керек.

Кара зат теориясы

Ааламда массанын жетишсиздиги бул көрсөткүч боюнча ар кандай теорияларды пайда кылат, алардын айрымдары бир топ шайкеш келет. Мисалы, кадимки тартылуу спиралдык галактикалардагы жылдыздардын кызыктай жана өтө ылдам айлануусун түшүндүрө албайт деген теория. Мындай ылдамдыкта алар жөн эле учуп кетишмек, эгерде кандайдыр бир кармап турган күч болбосо, каттоого али мүмкүн эмес. Теориялардын башка тезистери WIMPтерди (элементардык суббөлүкчөлөрдүн өнөктөштөрү, суперсимметриялык жана өтө оор - б.а. идеалдуу талапкерлер) WIMP алуу мүмкүн эместигин түшүндүрөт, анткени алар n-өлчөмдө жашайт, бул биздин үч өлчөмдөн айырмаланып турат. өлчөмдүү бир. Калуза-Кляйн теориясы боюнча, мындай өлчөөлөр биз үчүн жеткиликтүү эмес.

Жылдыздарды алмаштыруу

Дагы бир теория өзгөрүлмө жылдыздар менен кара заттын бири-бири менен кандайча өз ара аракеттенишүүсүн сүрөттөйт. Мындай жылдыздын жарыгы ичинде болуп жаткан метафизикалык процесстерден (пульсация, хромосфералык активдүүлүк, көрүнүктүү аткылоо, кош жылдыз системаларындагы жайылуу жана тутулуулар, супернова жарылуу) гана эмес, караңгы заттын аномалдык касиеттеринен да өзгөрүшү мүмкүн.

WARP диск

Бир теорияга ылайык, караңгы зат гипотетикалык WARP технологиясында (WARP Engine) иштеген космостук кемелердин субкосмостук кыймылдаткычтары үчүн отун катары колдонулушу мүмкүн. Потенциалдуу түрдө мындай кыймылдаткычтар кеменин жарык ылдамдыгынан ашкан ылдамдыкта жүрүшүнө мүмкүндүк берет. Теориялык жактан алганда, алар кеменин алдындагы жана артындагы мейкиндикти ийип, вакуумда электромагниттик толкун ылдамдагандан да тезирээк кыймылдата алышат. Кеме өзү локалдуу ылдамдабайт - анын алдындагы мейкиндик талаасы гана ийилген. Көптөгөн фантастикалык окуялар бул технологияны колдонот, мисалы Star Trek дастаны.

Жерлик шарттарда өсүү

Жер бетинде кара затты пайда кылуу жана алуу аракеттери азырынча ийгиликтүү боло элек. Учурда Хиггс бозону биринчи жолу катталган LHC (Чоң андрон коллайдери), ошондой эле башка анча күчтүү эмес, анын ичинде сызыктуу коллайдерлерди издөө үчүн эксперименттер жүргүзүлүүдө.туруктуу, бирок электромагниттик жактан начар өз ара аракеттенүүчү элементардык бөлүкчөлөрдүн өнөктөштөрү. Бирок, photino да, gravitino да, хигсино да, снейтрино да (нейтралино) да, башка WIMP да али ала элек. Окумуштуулардын алдын ала этият эсеби боюнча, кургактыктын шарттарында бир миллиграмм караңгы затты алуу үчүн АКШда жыл ичинде керектелген энергияга барабар керектелет.