Materi peteng. Enem masalah kosmologis

Obahe obyek ing skala kosmik manut teori Newton lawas sing apik. Nanging, panemuan Fritz Zwicky ing taun 30-an lan akeh pengamatan galaksi adoh sing muter luwih cepet tinimbang massa sing katon, mimpin astronom lan fisikawan ngetung massa materi peteng, sing ora bisa ditemtokake langsung ing sawetara pengamatan sing kasedhiya. . kanggo piranti kita. Tagihan kasebut dadi dhuwur banget - saiki kira-kira meh 27% saka massa alam semesta minangka materi peteng. Iki luwih saka kaping lima luwih saka prakara "biasa" sing kasedhiya kanggo pengamatan kita.

Sayange, partikel-partikel dhasar kayane ora bisa ngerteni anane partikel-partikel sing nggawe massa misterius iki. Nganti saiki, kita durung bisa ndeteksi utawa ngasilake sinar energi dhuwur ing akselerator tabrakan. Pangarep-arep pungkasan para ilmuwan yaiku panemuan neutrino "steril", sing bisa nggawe materi peteng. Nanging, nganti saiki upaya kanggo ndeteksi dheweke uga ora kasil.

energi peteng

Wiwit ditemokake ing taun 90-an yen ekspansi alam semesta ora tetep, nanging nyepetake, tambahan liyane kanggo petungan dibutuhake, wektu iki kanthi energi ing alam semesta. Ternyata kanggo nerangake percepatan iki, energi tambahan (yaiku massa, amarga miturut teori relativitas khusus padha) - i.e. energi peteng - kudu nggawe kira-kira 68% saka alam semesta.

Iki tegese luwih saka rong pertiga saka jagad iki dumadi saka ... Gusti ngerti apa! Amarga, kaya ing perkara peteng, kita durung bisa nangkep utawa njelajah alame. Sawetara percaya yen iki minangka energi vakum, energi sing padha ing ngendi partikel "metu saka apa-apa" katon minangka akibat saka efek kuantum. Liyane nyaranake yen iku "quintessence", kekuwatan alam sing kaping lima.

Ana uga hipotesis yen prinsip kosmologis ora bisa digunakake, Semesta ora homogen, nduweni kapadhetan sing beda-beda ing wilayah sing beda-beda, lan fluktuasi kasebut nggawe ilusi ekspansi akselerasi. Ing versi iki, masalah energi peteng bakal mung khayalan.

Einstein ngenalaken menyang teori - lan banjur dibusak - konsep konstanta kosmologisdigandhengake karo energi peteng. Konsep kasebut diterusake dening ahli teori mekanika kuantum sing nyoba ngganti gagasan konstanta kosmologis. energi medan vakum kuantum. Nanging, teori iki menehi 10¹²⁰ energi luwih akeh tinimbang sing dibutuhake kanggo nggedhekake alam semesta kanthi tingkat sing kita kenal ...

inflasi

Teori inflasi papan nerangake akeh satisfactorily, nanging pirso cilik (uga, ora kanggo saben wong cilik) masalah - iku tabet menawa ing periode awal orane, tingkat expansion luwih cepet saka kacepetan cahya. Iki bakal nerangake struktur obyek ruang sing saiki katon, suhu, energi, lan liya-liyane. Nanging, ora ana jejak acara kuno iki sing ditemokake nganti saiki.

Peneliti ing Imperial College London, London, lan Universitas Helsinki lan Kopenhagen diterangake ing 2014 ing Physical Review Letters carane gravitasi nyedhiyakake stabilitas sing dibutuhake kanggo alam semesta ngalami inflasi abot ing awal perkembangane. Tim analisa interaksi antarane partikel Higgs lan gravitasi. Para ilmuwan nuduhake manawa interaksi cilik saka jinis iki bisa nyetabilake alam semesta lan nylametake saka bencana.

Grafik kacepetan rotasi galaksi spiral M33

"Model standar fisika partikel dhasar, sing digunakake para ilmuwan kanggo nerangake sifat partikel dhasar lan interaksi, durung mangsuli pitakon kenapa Semesta ora ambruk sanalika sawise Big Bang," ujare profesor. Balik Rajanti saka Departemen Fisika Imperial College. "Ing panaliten kita, kita fokus ing parameter Model Standar sing ora dingerteni, yaiku interaksi antara partikel Higgs lan gravitasi. Parameter iki ora bisa diukur ing eksperimen akselerator partikel, nanging nduweni pengaruh sing kuat marang ketidakstabilan partikel Higgs sajrone fase inflasi. Malah nilai cilik saka parameter iki cukup kanggo nerangake tingkat kaslametan.

Jaring materi peteng sing dipadhangi karo quasar

Sawetara sarjana percaya yen inflasi, yen diwiwiti, angel mandheg. Dheweke nyimpulake yen akibate yaiku nggawe alam semesta anyar, sing dipisahake sacara fisik saka alam semesta kita. Lan proses iki bakal terus nganti saiki. Multiverse isih ngasilake alam semesta anyar kanthi cepet-cepet inflasi.

Bali menyang kacepetan pancet prinsip cahya, sawetara teori inflasi suggest sing kacepetan cahya, ya, watesan ketat, nanging ora pancet. Ing jaman awal iku luwih dhuwur, ngidini kanggo inflasi. Saiki terus tiba, nanging alon-alon nganti ora bisa diweruhi.

Nggabungake Interaksi

Imbangan saiki saka materi biasa, materi peteng lan energi peteng

Model Standar, nalika nggabungake telung jinis kekuwatan alam, ora nggabungake interaksi sing ringkih lan kuwat kanggo kepuasan kabeh ilmuwan. Gravitasi mandheg lan durung bisa dilebokake ing model umum karo jagad partikel dhasar. Sembarang upaya kanggo nyelarasake gravitasi karo mekanika kuantum ngenalake akeh tanpa wates menyang petungan nganti persamaan kasebut ilang regane.

teori kuantum gravitasi mbutuhake break ing sambungan antarane massa gravitasi lan massa inersia, dikenal saka prinsip kesetaraan (ndeleng artikel: "Six Principles of the Universe"). Pelanggaran prinsip iki ngrusak bangunan fisika modern. Mangkono, teori kasebut, sing mbukak dalan menyang teori impen babagan kabeh, uga bisa numpes fisika sing dikenal nganti saiki.

Senajan gravitasi banget ringkih kanggo katon ing skala cilik interaksi kuantum, ana panggonan kang dadi cukup kuwat kanggo nggawe prabédan ing mekanika fénoména kuantum. Iki bolongan ireng. Nanging, fénoména sing kedadeyan ing njero lan pinggiran isih sithik ditliti lan ditliti.

Nyetel alam semesta

Model Standar ora bisa prédhiksi gedhene gaya lan massa sing muncul ing jagad partikel. Kita sinau babagan jumlah kasebut kanthi ngukur lan nambahake data menyang teori. Para ilmuwan terus-terusan nemokake manawa prabédan cilik ing nilai sing diukur cukup kanggo nggawe alam semesta katon beda.

Contone, nduweni massa paling cilik sing dibutuhake kanggo ndhukung masalah stabil kabeh sing kita kenal. Jumlah materi peteng lan energi diimbangi kanthi teliti kanggo mbentuk galaksi.

Salah sawijining masalah sing paling nggumunake kanggo nyetel paramèter alam semesta yaiku kauntungan saka materi tinimbang antimaterising ngidini kabeh bisa ana kanthi stabil. Miturut Model Standar, jumlah materi lan antimateri sing padha kudu diprodhuksi. Mesthine, saka sudut pandang kita, luwih becik yen materi duwe kaluwihan, amarga jumlah sing padha nuduhake kahanan sing ora stabil ing Alam Semesta, diguncang dening ledakan kekerasan saka rong jinis materi.

Visualisasi multiverse kanthi nggedhekake lan nyuda alam semesta

Masalah pangukuran

kaputusan ukuran obyek kuantum tegese runtuh fungsi gelombang, yaiku "owah-owahan" kahanane saka loro (kucing Schrödinger ing kahanan sing ora ditemtokake "urip utawa mati") dadi siji (kita ngerti apa sing kedadeyan karo kucing).

Salah sawijining hipotesis sing luwih wani sing ana gandhengane karo masalah pangukuran yaiku konsep "akeh jagad" - kemungkinan sing kita pilih nalika ngukur. Jagad iki misahake saben wayahe. Dadi, kita duwe jagad sing katon ing kothak karo kucing, lan jagad sing ora katon ing kothak karo kucing ... Ing kawitan - donya ing ngendi kucing urip, utawa siji. kang ora manggon, lsp d.

dheweke percaya yen ana sing salah karo mekanika kuantum, lan panemune ora bisa dianggep entheng.

Papat interaksi utama