Караңгы зат. Алты космологиялык проблемалар

Космостук масштабдагы объекттердин кыймылы эски Ньютон теориясына баш ийет. Бирок, Фриц Цвикинин 30-жылдардагы ачылышы жана алардын көрүнгөн массасынан ылдамыраак айлануучу алыскы галактикаларды көп сандаган байкоолору астрономдор менен физиктерди караңгы заттын массасын эсептөөгө түрттү, аны эч кандай жеткиликтүү байкоо диапазонунда түздөн-түз аныктоо мүмкүн эмес. биздин куралдарга. Баалоо абдан жогору болуп чыкты - азыр Ааламдын массасынын дээрлик 27% караңгы материя экени болжолдонууда. Бул биздин байкоолорубуз үчүн жеткиликтүү болгон "кадимки" заттан беш эсе көп.

Тилекке каршы, элементардык бөлүкчөлөр бул табышмактуу массаны түзө турган бөлүкчөлөрдүн бар экенин алдын ала билишпейт окшойт. Ушул убакка чейин биз аларды аныктай алган жокпуз жана кагылышуу учурунда тездеткичтерде жогорку энергиялуу нурларды пайда кыла алган жокпуз. Окумуштуулардын акыркы үмүтү караңгы затты түзө турган "стерилдүү" нейтринолордун ачылышы болгон. Бирок, азырынча аларды аныктоо аракети да майнапсыз болууда.

кара энергия

90-жылдары Ааламдын кеңейүүсү туруктуу эмес, ылдамдап баратканы аныкталгандыктан, бул жолу Ааламдагы энергия менен эсептөөлөргө дагы бир толуктоо талап кылынган. Көрсө, бул ылдамданууну түшүндүрүү үчүн кошумча энергия (б.а. масса, анткени атайын салыштырмалуулук теориясы боюнча алар бирдей) - б.а. кара энергия - Ааламдын болжол менен 68% түзүшү керек.

Бул Ааламдын үчтөн экисинен көбүн түзөт дегенди билдирет... ким билет! Анткени, караңгы материядагыдай эле, биз анын табиятын кармай да, изилдей да алган жокпуз. Кээ бирөөлөр бул вакуумдук энергия, бөлүкчөлөр кванттык эффекттердин натыйжасында «жоктон» пайда болгон энергия деп эсептешет. Башкалары муну табияттын бешинчи күчү "квинтэссенс" деп эсептешет.

Космологиялык принцип такыр колдонулбайт, Аалам гетерогендүү, ар кайсы аймактарда ар кандай тыгыздыкка ээ жана бул термелүүлөр кеңейүүнүн тездетүү элесин жаратат деген гипотеза да бар. Бул учурда, кара энергия маселеси жөн эле иллюзия болмок.

Эйнштейн өзүнүн теорияларына концепцияны киргизип, анан алып салган космологиялык константакара энергия менен байланышкан. Концепцияны кванттык механиканын теоретиктери улантып, космологиялык константа концепциясын алмаштырууга аракет кылышкан. кванттык вакуумдук талаа энергиясы. Бирок, бул теория 10 берди¹²⁰ биз билген ылдамдыкта ааламды кеңейтүү үчүн зарыл болгон энергиядан көбүрөөк...

баанын

теория космостук инфляция ал көп нерсени канааттандырарлык түшүндүрөт, бирок кичинекей (жакшы, ар бир адам үчүн кичинекей эмес) көйгөйдү киргизет - бул анын пайда болушунун алгачкы мезгилинде анын кеңейүү ылдамдыгы жарыктын ылдамдыгынан жогору болгонун болжолдойт. Бул космостук объекттердин учурда көрүнүп турган түзүлүшүн, алардын температурасын, энергиясын ж.б. түшүндүрөт. Бирок эң негизгиси, бул байыркы окуянын эч кандай издери табыла элек.

Лондон Империал Колледжинин изилдөөчүлөрү жана Хельсинки жана Копенгаген университеттеринин изилдөөчүлөрү 2014-жылы Физикалык обзор каттарында тартылуу күчү Ааламдын өнүгүүсүнүн башталышында катуу инфляцияга туруштук берүү үчүн зарыл болгон туруктуулукту кантип камсыз кылганын сүрөттөшкөн. Команда талдап чыкты Хиггс бөлүкчөлөрү менен тартылуу күчү ортосундагы өз ара аракеттенүү. Окумуштуулар мындай түрдөгү кичинекей өз ара аракеттенүү да Ааламды турукташтырууга жана аны кырсыктан сактап калаарын көрсөтүштү.

М33 спиралдык галактикасынын айлануу ылдамдыгынын графиги

"Окумуштуулар элементардык бөлүкчөлөрдүн табиятын жана алардын өз ара аракеттенүүсүн түшүндүрүү үчүн колдонгон бөлүкчөлөр физикасынын стандарттык модели Аалам эмне үчүн Чоң жарылуудан кийин дароо кулаган жок деген суроого дагы эле жооп бере элек", - деп белгиледи профессор. Артту Раджанти Императордук колледждин физика факультетинен. «Изилдөөбүздө биз Стандарттык моделдин белгисиз параметрине, башкача айтканда, Хиггстин бөлүкчөлөрү менен тартылуу күчүнүн өз ара аракетине көңүл бурдук. Бул параметрди бөлүкчөлөрдүн тездеткич эксперименттеринде өлчөө мүмкүн эмес, бирок инфляция фазасында Хиггс бөлүкчөлөрүнүн туруксуздугуна күчтүү таасир этет. Бул параметрдин кичинекей бир мааниси да жашоону түшүндүрүүгө жетиштүү».

Квазар менен жарыктандырылган караңгы материялык желе

Кээ бир окумуштуулар инфляция башталгандан кийин аны токтотуу кыйын деп эсептешет. Алар анын натыйжасы физикалык жактан биздикинен бөлөк жаңы ааламдардын жаралышы болгон деген тыянакка келишет. Жана бул процесс бүгүнкү күнгө чейин уланат. Көптөгөн аалам дагы эле инфляциялык ылдамдыкта жаңы ааламдарды жаратууда.

Жарыктын туруктуу ылдамдыгы принцибине кайрылып, кээ бир инфляция теоретиктери жарыктын ылдамдыгы, ооба, катуу чек, бирок туруктуу эмес деп эсептешет. Алгачкы мезгилде инфляцияга жол берип, жогору болгон. Азыр ал түшө берет, бирок ушунчалык жай болгондуктан, биз аны байкай албайбыз.

Өз ара аракеттенүүнү айкалыштыруу

Кадимки материянын, кара заттын жана кара энергиянын учурдагы балансы

Стандарттык модель табигый күчтөрдүн үч түрүн бириктирсе да, алсыз жана күчтүү күчтөрдү бардык илимпоздорду канааттандыргандай бириктире албайт. Гравитация четте турат жана али элементардык бөлүкчөлөр дүйнөсү менен жалпы моделге кирүү мүмкүн эмес. Тартылуу күчүн кванттык механика менен айкалыштыруу аракети эсептерде ушунчалык чексиздикти пайда кылгандыктан, теңдемелер өз маанисин жоготот.

Гравитациянын кванттык теориясы эквиваленттүүлүк принцибинен белгилүү болгон гравитациялык масса менен инерциялык массанын ортосундагы байланышты үзүүнү талап кылат («Ааламдын алты принциби» макаласын караңыз). Бул принципти бузуу азыркы физиканын имаратын бузат. Ошентип, бүт нерсенин түш теориясына жол ачкан мындай теория буга чейин белгилүү болгон физиканы да жок кылышы мүмкүн.

Тартылуу күчү кванттык өз ара аракеттешүүлөрдүн кичинекей масштабында байкалбай тургандай алсыз болсо да, кванттык кубулуштардын механикасында зат үчүн жетиштүү күчкө ээ болгон жер бар. Бул кара тешиктер. Бирок алардын ичинде жана чет жакаларында болуп жаткан кубулуштар дагы эле начар изилденип, изилденип келе жатат.

Ааламды орнотуу

Стандарттык модель бөлүкчөлөр дүйнөсүндө пайда болуучу күчтөрдүн жана массалардын чоңдугун алдын ала айта албайт. Бул чоңдуктарды биз өлчөө жана теорияга маалыматтарды кошуу аркылуу билебиз. Окумуштуулар Ааламдын такыр башкача болушу үчүн өлчөнгөн чоңдуктардагы бир аз айырма жетиштүү экенин тынымсыз таап жатышат.

Мисалы, биз билген бардык нерсенин туруктуу затын колдоо үчүн талап кылынган эң кичинекей массага ээ. Караңгы заттын жана энергиянын көлөмү галактикаларды түзүү үчүн кылдаттык менен тең салмакталган.

Ааламдын параметрлерин тууралоодогу эң табышмактуу көйгөйлөрдүн бири заттын антиматериядан артыкчылыгыбардыгынын стабилдуу болушуна мумкундук берет. Стандарттык моделге ылайык, зат менен антиматерия бирдей өлчөмдө өндүрүлүшү керек. Албетте, биздин көз карашыбыз боюнча, материянын артыкчылыкка ээ болгону жакшы, анткени бирдей өлчөмдөгү заттар Ааламдын туруксуздугун билдирет, материянын эки түрү тең жок кылынган күч менен солкулдады.

Кеңейүү жана кыскаруу ааламдары менен көп ааламдын визуализациясы

Өлчөө маселеси

чечим өлчөм кванттык объектилер толкун функциясынын кыйрашын, башкача айтканда, алардын абалынын экиден («тирүү же өлүү» деген белгисиз абалындагы Шредингердин мышыгынан) бирине (мышыктын эмне болгонун билебиз) «өзгөрүүсүн» билдирет.

Өлчөө маселеси менен байланышкан тайманбас гипотезалардын бири бул “көп дүйнөлөр” түшүнүгү — өлчөө учурунда биз тандап алган мүмкүнчүлүктөр. Дүйнөлөр ар бир көз ирмемде бөлүнөт. Демек, бизде мышык менен кутучаны караган дүйнөбүз бар, ал эми мышык менен кутучага карабаган дүйнөбүз бар... Биринчиден, мышык жашаган дүйнө, же бир дүйнө. ал жашабайт, ж.б.. г.

ал кванттык механикада терең туура эмес нерсе бар деп эсептеген жана анын пикири жеңил кабыл алынбаш керек.

Төрт негизги өз ара аракеттенүү