Մութ նյութ. Տիեզերական վեց խնդիր
Տիեզերական մասշտաբով առարկաների շարժումները ենթարկվում են հին բարի Նյուտոնի տեսությանը: Այնուամենայնիվ, 30-ականներին Ֆրից Ցվիկիի հայտնաբերումը և հեռավոր գալակտիկաների հետագա բազմաթիվ դիտարկումները, որոնք պտտվում են ավելի արագ, քան ցույց էր տալիս իրենց ակնհայտ զանգվածը, աստղագետներին և ֆիզիկոսներին ստիպեցին հաշվարկել մութ նյութի զանգվածը, որը չի կարող ուղղակիորեն որոշվել դիտման որևէ առկա տիրույթում: . մեր գործիքներին: Պարզվեց, որ հաշիվը շատ բարձր է. այժմ հաշվարկվում է, որ տիեզերքի զանգվածի գրեթե 27%-ը մութ նյութ է: Սա ավելի քան հինգ անգամ ավելի է, քան մեր դիտարկումներին հասանելի «սովորական» նյութը։
Ցավոք, տարրական մասնիկները կարծես թե չեն կանխատեսում մասնիկների գոյությունը, որոնք կկազմեն այս հանելուկային զանգվածը: Մինչ այժմ մենք չենք կարողացել հայտնաբերել դրանք կամ առաջացնել բարձր էներգիայի ճառագայթներ բախվող արագացուցիչներում։ Գիտնականների վերջին հույսը «ստերիլ» նեյտրինոների հայտնաբերումն էր, որը կարող էր կազմել մութ նյութ։ Սակայն մինչ այժմ դրանք հայտնաբերելու փորձերը նույնպես անհաջող են եղել։
մութ էներգիա
Քանի որ 90-ականներին պարզվեց, որ տիեզերքի ընդլայնումը հաստատուն չէ, այլ արագացող, պահանջվեց հաշվարկներին ևս մեկ լրացում, այս անգամ տիեզերքի էներգիայով: Պարզվեց, որ այս արագացումը բացատրելու համար հավելյալ էներգիա (այսինքն՝ զանգվածներ, քանի որ ըստ հարաբերականության հատուկ տեսության նրանք նույնն են) - ի. մութ էներգիա - պետք է կազմի տիեզերքի մոտ 68%-ը:
Դա կնշանակի, որ տիեզերքի ավելի քան երկու երրորդը կազմված է... Աստված գիտի ինչից: Քանի որ, ինչպես մութ մատերիայի դեպքում, մենք չկարողացանք գրավել կամ ուսումնասիրել դրա էությունը: Ոմանք կարծում են, որ դա վակուումի էներգիան է, այն նույն էներգիան, որի ժամանակ մասնիկները «ոչնչից» հայտնվում են քվանտային էֆեկտների արդյունքում: Մյուսները ենթադրում են, որ դա բնության «հինգերորդ ուժն» է:
Կա նաև վարկած, որ տիեզերական սկզբունքն ընդհանրապես չի գործում, Տիեզերքը անհամասեռ է, տարբեր տարածքներում ունի տարբեր խտություններ, և այդ տատանումները ստեղծում են ընդլայնման արագացող պատրանք։ Այս տարբերակում մութ էներգիայի խնդիրը պարզապես պատրանք կլիներ։
Էյնշտեյնը մտցրեց իր տեսությունների մեջ, իսկ հետո հանեց հայեցակարգը տիեզերական հաստատունկապված մութ էներգիայի հետ: Հայեցակարգը շարունակվեց քվանտային մեխանիկայի տեսաբանների կողմից, ովքեր փորձեցին փոխարինել տիեզերական հաստատունի հասկացությունը. քվանտային վակուումային դաշտի էներգիա. Այնուամենայնիվ, այս տեսությունը տվեց 10120 ավելի շատ էներգիա, քան անհրաժեշտ է տիեզերքը մեր իմացած արագությամբ ընդարձակելու համար...
գնաճ
Теория տիեզերքի գնաճը այն բացատրում է շատ գոհացուցիչ, բայց ներկայացնում է մի փոքր (լավ, ոչ բոլորի համար փոքր) խնդիր. այն ենթադրում է, որ իր գոյության վաղ շրջանում դրա ընդլայնման արագությունը ավելի արագ էր, քան լույսի արագությունը: Սա կբացատրի տիեզերական օբյեկտների ներկայիս տեսանելի կառուցվածքը, դրանց ջերմաստիճանը, էներգիան և այլն: Սակայն բանն այն է, որ այս հնագույն իրադարձության հետքեր մինչ այժմ չեն հայտնաբերվել:
Լոնդոնի Կայսերական քոլեջի, Լոնդոնի և Հելսինկիի և Կոպենհագենի համալսարանների հետազոտողները 2014 թվականին Physical Review Letters-ում նկարագրել են, թե ինչպես գրավիտացիան ապահովում է տիեզերքի կայունությունը, որն անհրաժեշտ է իր զարգացման սկզբում սաստիկ գնաճ ապրելու համար: Թիմը վերլուծել է Հիգսի մասնիկների և գրավիտացիայի փոխազդեցությունը. Գիտնականները ցույց են տվել, որ նույնիսկ այս տեսակի փոքր փոխազդեցությունը կարող է կայունացնել տիեզերքը և փրկել այն աղետից:
M33 պարուրաձև գալակտիկայի պտտման արագության գրաֆիկը
«Տարրական մասնիկների ֆիզիկայի ստանդարտ մոդելը, որը գիտնականներն օգտագործում են տարրական մասնիկների բնույթը և դրանց փոխազդեցությունը բացատրելու համար, դեռ չի պատասխանել այն հարցին, թե ինչու Տիեզերքը չի փլուզվել Մեծ պայթյունից անմիջապես հետո», - ասաց պրոֆեսորը: Ետ Ռաջանտի Կայսերական քոլեջի ֆիզիկայի բաժնից: «Մեր ուսումնասիրության ընթացքում մենք կենտրոնացել ենք ստանդարտ մոդելի անհայտ պարամետրի վրա, այսինքն՝ Հիգսի մասնիկների և ձգողականության փոխազդեցության վրա: Այս պարամետրը չի կարող չափվել մասնիկների արագացուցիչի փորձերում, սակայն այն ուժեղ ազդեցություն ունի ինֆլյացիայի փուլում Հիգսի մասնիկների անկայունության վրա: Այս պարամետրի նույնիսկ փոքր արժեքը բավարար է գոյատևման մակարդակը բացատրելու համար»:
Մութ նյութի ցանց՝ լուսավորված քվազարով
Որոշ գիտնականներ կարծում են, որ գնաճը, երբ այն սկսվում է, դժվար է կանգնեցնել: Նրանք եզրակացնում են, որ դրա հետևանքը մեր տիեզերքից ֆիզիկապես անջատված նոր տիեզերքների ստեղծումն էր: Եվ այս գործընթացը կշարունակվի մինչև այսօր։ Մուլտիտիեզերքը դեռևս նոր տիեզերքներ է ծնում գնաճային շտապում:
Վերադառնալով լույսի հաստատուն արագության սկզբունքին՝ գնաճի որոշ տեսաբաններ ենթադրում են, որ լույսի արագությունը, այո, խիստ սահման է, բայց ոչ հաստատուն։ Վաղ դարաշրջանում այն ավելի բարձր էր՝ թույլ տալով գնաճ: Այժմ այն շարունակում է ընկնել, բայց այնքան դանդաղ, որ մենք չենք կարողանում դա նկատել։
Փոխազդեցությունների համադրում
Սովորական նյութի, մութ նյութի և մութ էներգիայի ներկայիս հավասարակշռությունը
Ստանդարտ մոդելը, միաժամանակ միավորելով բնության ուժերի երեք տեսակները, չի միավորում թույլ և ուժեղ փոխազդեցությունները՝ ի գոհունակություն բոլոր գիտնականներին: Ձգողականությունը մի կողմ է կանգնած և դեռ չի կարող ներառվել տարրական մասնիկների աշխարհի ընդհանուր մոդելում: Ձգողության ուժը քվանտային մեխանիկայի հետ հաշտեցնելու ցանկացած փորձ այնքան անսահմանություն է մտցնում հաշվարկների մեջ, որ հավասարումները կորցնում են իրենց արժեքը:
ձգողականության քվանտային տեսություն պահանջում է գրավիտացիոն զանգվածի և իներցիոն զանգվածի միջև կապի ընդմիջում, որը հայտնի է համարժեքության սկզբունքից (տես հոդված. «Տիեզերքի վեց սկզբունքներ»)։ Այս սկզբունքի խախտումը խարխլում է ժամանակակից ֆիզիկայի կառուցումը։ Այսպիսով, նման տեսությունը, որը ճանապարհ է բացում դեպի ամեն ինչի մասին երազների տեսությունը, կարող է ոչնչացնել նաև մինչ այժմ հայտնի ֆիզիկան։
Չնայած ձգողականությունը չափազանց թույլ է քվանտային փոխազդեցությունների փոքր մասշտաբների վրա նկատելի լինելու համար, կա մի տեղ, որտեղ այն բավականաչափ ուժեղ է դառնում, որպեսզի փոփոխություն մտցնի քվանտային երևույթների մեխանիկայի մեջ: Սա սև անցքեր. Այնուամենայնիվ, ներսում և դրանց ծայրամասերում տեղի ունեցող երևույթները դեռ քիչ են ուսումնասիրված և ուսումնասիրված։
Տիեզերքի կարգավորում
Ստանդարտ մոդելը չի կարող կանխատեսել այն ուժերի և զանգվածների մեծությունը, որոնք առաջանում են մասնիկների աշխարհում: Մենք սովորում ենք այդ մեծությունների մասին՝ չափելով և տվյալներ ավելացնելով տեսությանը։ Գիտնականներն անընդհատ բացահայտում են, որ չափված արժեքների փոքր տարբերությունը բավական է տիեզերքը բոլորովին այլ տեսք հաղորդելու համար։
Օրինակ, այն ունի ամենափոքր զանգվածը, որն անհրաժեշտ է կայուն նյութին աջակցելու համար այն ամենի, ինչ մենք գիտենք: Մութ նյութի և էներգիայի քանակը խնամքով հավասարակշռված է՝ գալակտիկաներ ձևավորելու համար:
Տիեզերքի պարամետրերի կարգավորման հետ կապված ամենատարելուկ խնդիրներից մեկն այն է նյութի առավելությունը հակամատերի նկատմամբորը թույլ է տալիս ամեն ինչ կայուն գոյություն ունենալ: Ստանդարտ մոդելի համաձայն՝ նյութի և հականյութի նույն քանակությունը պետք է արտադրվի: Իհարկե, մեր տեսանկյունից լավ է, որ մատերիան առավելություն ունի, քանի որ հավասար քանակները ենթադրում են Տիեզերքի անկայունություն՝ ցնցված երկու տեսակի նյութի ոչնչացման կատաղի պոռթկումներով։
Մուլտիտիեզերքի պատկերացում ընդարձակվող և փոքրացող տիեզերքներով
Չափման խնդիր
որոշում հարթություն քվանտային օբյեկտներ նշանակում է ալիքի ֆունկցիայի փլուզում, այսինքն՝ նրանց վիճակի «փոխում» երկուսից (Շրյոդինգերի կատուն «կենդանի կամ մեռած» անորոշ վիճակում) մեկին (մենք գիտենք, թե ինչ եղավ կատվի հետ):
Չափման խնդրի հետ կապված ավելի համարձակ վարկածներից մեկը «շատ աշխարհներ» հասկացությունն է՝ այն հնարավորությունները, որոնցից մենք ընտրում ենք չափելիս։ Աշխարհներն ամեն պահ բաժանվում են։ Այսպիսով, մենք ունենք մի աշխարհ, որտեղ մենք նայում ենք կատվի տուփի մեջ, և մի աշխարհ, որտեղ մենք չենք նայում կատվի հետ տուփի մեջ ... Առաջինում այն աշխարհը, որտեղ ապրում է կատուն, կամ այն մեկը: որտեղ նա չի ապրում և այլն դ.
նա կարծում էր, որ ինչ-որ բան խորապես սխալ է քվանտային մեխանիկայի հետ, և նրա կարծիքը չպետք է անլուրջ վերաբերվի:
Չորս հիմնական փոխազդեցություն
