Materja skura. Sitt problemi kożmoloġiċi

Il-movimenti ta 'oġġetti fuq skala kożmika jobdu t-teorija tajba ta' Newton. Madankollu, l-iskoperta ta’ Fritz Zwicky fis-snin tletin u l-osservazzjonijiet numerużi sussegwenti ta’ galaxies imbiegħda li jduru aktar malajr mill-massa apparenti tagħhom kienet tindika, wasslu lill-astronomi u lill-fiżiċi biex jikkalkulaw il-massa tal-materja skura, li ma tistax tiġi determinata direttament f’xi firxa disponibbli ta’ osservazzjoni. . għall-għodod tagħna. Il-kont irriżulta li kien għoli ħafna - issa huwa stmat li kważi 30% tal-massa tal-univers hija materja skura. Dan huwa aktar minn ħames darbiet aktar mill-materja "ordinarja" disponibbli għall-osservazzjonijiet tagħna.

Sfortunatament, partiċelli elementari ma jidhirx li jipprevedu l-eżistenza ta 'partiċelli li jiffurmaw din il-massa enigmatika. Sa issa, ma stajniex niskopruhom jew niġġeneraw raġġi ta 'enerġija għolja f'aċċeleraturi li jaħbtu. L-aħħar tama tax-xjenzati kienet l-iskoperta ta 'newtrinos "sterili", li jistgħu jiffurmaw materja skura. Madankollu, s'issa tentattivi biex jinstabu wkoll ma rnexxewx.

Enerġija skura

Peress li kien skopert fis-snin 90 li l-espansjoni tal-univers mhix kostanti, iżda taċċellera, kienet meħtieġa żieda oħra għall-kalkoli, din id-darba b'enerġija fl-univers. Irriżulta li biex tispjega din l-aċċelerazzjoni, enerġija addizzjonali (jiġifieri mases, minħabba li skont it-teorija speċjali tar-relattività huma l-istess) - i.e. enerġija skura - għandha tagħmel madwar 68% tal-univers.

Dan ikun ifisser li aktar minn żewġ terzi tal-univers huwa magħmul minn... Alla jaf xiex! Għax, bħal fil-każ tal-materja skura, ma stajniex naqbdu jew nesploraw in-natura tagħha. Xi wħud jemmnu li din hija l-enerġija tal-vakwu, l-istess enerġija li fiha l-partiċelli "minn-xejn" jidhru bħala riżultat ta 'effetti quantum. Oħrajn jissuġġerixxu li hija l-“kwintessenza”, il-ħames forza tan-natura.

Hemm ukoll ipoteżi li l-prinċipju kożmoloġiku ma jaħdimx xejn, l-Univers huwa inomoġenju, għandu densità differenti f'żoni differenti, u dawn il-varjazzjonijiet joħolqu l-illużjoni ta 'espansjoni aċċellerata. F'din il-verżjoni, il-problema tal-enerġija skura tkun biss illużjoni.

Einstein introduċa fit-teoriji tiegħu - u mbagħad neħħa - il-kunċett kostanti kożmoloġikaassoċjati mal-enerġija skura. Il-kunċett tkompla mit-teoristi tal-mekkanika kwantistika li ppruvaw jissostitwixxu l-kunċett tal-kostanti kożmoloġika enerġija tal-kamp tal-vakwu quantum. Madankollu, din it-teorija tat 10¹²⁰ aktar enerġija milli hemm bżonn biex jespandu l-univers bir-rata li nafu...

inflazzjoni

Теория inflazzjoni spazjali jispjega ħafna b'mod sodisfaċenti, iżda jintroduċi problema żgħira (tajjeb, mhux għal kulħadd żgħir) - tissuġġerixxi li fil-perjodu bikri tal-eżistenza tagħha, ir-rata ta 'espansjoni tagħha kienet aktar mgħaġġla mill-veloċità tad-dawl. Dan jispjega l-istruttura viżibbli bħalissa tal-oġġetti spazjali, it-temperatura, l-enerġija tagħhom, eċċ. Il-punt, madankollu, huwa li s'issa ma nstabu ebda traċċi ta' dan l-avveniment tal-qedem.

Riċerkaturi fl-Imperial College London, Londra, u l-Universitajiet ta 'Ħelsinki u Kopenħagen ddeskrivew fl-2014 f'Ittri ta' Reviżjoni Fiżika kif il-gravità pprovdiet l-istabbiltà meħtieġa biex l-univers jesperjenza inflazzjoni severa kmieni fl-iżvilupp tiegħu. It-tim analizzat interazzjoni bejn il-partiċelli ta' Higgs u l-gravità. Ix-xjentisti wrew li anke interazzjoni żgħira ta 'dan it-tip tista' tistabbilizza l-univers u ssalvah minn katastrofi.

Grafika tal-veloċità tar-rotazzjoni tal-galaxie spirali M33

"Il-mudell standard tal-fiżika tal-partiċelli elementari, li x-xjenzati jużaw biex jispjegaw in-natura tal-partiċelli elementari u l-interazzjonijiet tagħhom, għadu ma weġibx il-mistoqsija dwar għaliex l-Univers ma waqax immedjatament wara l-Big Bang," qal il-professur. Lura Rajanti mid-Dipartiment tal-Fiżika tal-Imperial College. “Fl-istudju tagħna, iffukajna fuq il-parametru mhux magħruf tal-Mudell Standard, jiġifieri, l-interazzjoni bejn il-partiċelli ta’ Higgs u l-gravità. Dan il-parametru ma jistax jitkejjel f'esperimenti tal-aċċeleratur tal-partiċelli, iżda għandu influwenza qawwija fuq l-instabilità tal-partiċelli Higgs matul il-fażi tal-inflazzjoni. Anke valur żgħir ta’ dan il-parametru huwa biżżejjed biex jispjega r-rata ta’ sopravivenza.”

Nisġa ta’ materja skura mdawwal minn quasar

Xi studjużi jemmnu li l-inflazzjoni, ladarba tibda, huwa diffiċli biex tieqaf. Huma jikkonkludu li l-konsegwenza tagħha kienet il-ħolqien ta 'universi ġodda, fiżikament separati minn tagħna. U dan il-proċess se jkompli sal-lum. Il-multiverse għadu qed ibid universi ġodda f'għaġla inflazzjonarja.

Jirritornaw għall-prinċipju tal-veloċità kostanti tad-dawl, xi teoristi tal-inflazzjoni jissuġġerixxu li l-veloċità tad-dawl hija, iva, limitu strett, iżda mhux kostanti. Fl-era bikrija kien ogħla, li jippermetti l-inflazzjoni. Issa qed ikompli nieżel, imma tant bil-mod li ma nistgħux nindunawha.

Jikkombinaw Interazzjonijiet

Il-bilanċ attwali ta 'materja ordinarja, materja skura u enerġija skura

Il-Mudell Standard, filwaqt li jgħaqqad it-tliet tipi ta 'forzi tan-natura, ma jgħaqqadx l-interazzjonijiet dgħajfa u qawwija għas-sodisfazzjon tax-xjenzati kollha. Il-gravità titwarrab u għadha ma tistax tiġi inkluża fil-mudell ġenerali mad-dinja tal-partiċelli elementari. Kwalunkwe tentattiv biex tirrikonċilja l-gravità mal-mekkanika kwantistika jintroduċi tant infinità fil-kalkoli li l-ekwazzjonijiet jitilfu l-valur tagħhom.

teorija kwantistika tal-gravità teħtieġ waqfa fil-konnessjoni bejn il-massa gravitazzjonali u l-massa inerzjali, magħrufa mill-prinċipju ta 'ekwivalenza (ara l-artikolu: "Sitt Prinċipji ta' l-Univers"). Il-ksur ta 'dan il-prinċipju jimmina l-bini tal-fiżika moderna. Għalhekk, tali teorija, li tiftaħ it-triq għal teorija tal-ħolm dwar kollox, tista 'wkoll teqred il-fiżika magħrufa s'issa.

Għalkemm il-gravità hija dgħajfa wisq biex tkun notevoli fuq l-iskali żgħar ta 'interazzjonijiet quantum, hemm post fejn issir b'saħħitha biżżejjed biex tagħmel differenza fil-mekkanika tal-fenomeni quantum. Dan toqob suwed. Madankollu, il-fenomeni li jseħħu ġewwa u fil-periferija tagħhom għadhom ftit studjati u studjati.

It-twaqqif tal-univers

Il-Mudell Standard ma jistax ibassar il-kobor tal-forzi u l-mases li jinqalgħu fid-dinja tal-partiċelli. Nitgħallmu dwar dawn il-kwantitajiet billi nkejlu u nżidu data mat-teorija. Ix-xjentisti qed jiskopru kontinwament li differenza żgħira fil-valuri mkejla hija biżżejjed biex tagħmel l-univers jidher kompletament differenti.

Pereżempju, għandha l-iżgħar massa meħtieġa biex tappoġġja l-materja stabbli ta 'dak kollu li nafu. L-ammont ta 'materja skura u enerġija huwa bbilanċjat bir-reqqa biex jiffurmaw galassji.

Waħda mill-aktar problemi mħawda bl-irfinar tal-parametri tal-univers hija vantaġġ tal-materja fuq l-antimaterjali jippermetti li kollox jeżisti b'mod stabbli. Skont il-Mudell Standard, għandu jiġi prodott l-istess ammont ta 'materja u antimaterja. Naturalment, mill-perspettiva tagħna, huwa tajjeb li l-materja għandha vantaġġ, peress li ammonti ugwali jimplikaw l-instabilità tal-Univers, mħawwda minn splużjonijiet vjolenti ta 'annihilation taż-żewġ tipi ta' materja.

Viżwalizzazzjoni tal-multiverse b'universi li qed jespandu u li qed jikkuntrattaw

Problema tal-kejl

deċiżjoni kejl oġġetti quantum tfisser il-kollass tal-funzjoni tal-mewġ, jiġifieri "bidla" tal-istat tagħhom minn tnejn (il-qattus ta 'Schrödinger fi stat indeterminat ta' "ħaj jew mejjet") għal waħda waħda (nafu x'ġara mill-qattus).

Waħda mill-ipoteżi aktar kuraġġużi relatati mal-problema tal-kejl hija l-kunċett ta '"ħafna dinjiet" - il-possibbiltajiet li minnhom nagħżlu meta nkejlu. Id-dinjiet qed jisseparaw kull mument. Allura, għandna dinja li fiha nħarsu f'kaxxa b'qattus, u dinja li fiha ma nħarsux f'kaxxa b'qattus ... Fl-ewwel - id-dinja li fiha jgħix il-qattus, jew dik li fih ma jgħix, eċċ d.

huwa jemmen li xi ħaġa kienet ħażina ħafna mal-mekkanika kwantistika, u l-opinjoni tiegħu ma kellhiex tittieħed ħafif.

Erba' interazzjonijiet ewlenin