Ajutor la Tele2, tarife, intrebari

Maria Saprykina

MISTERUL MATERIEI ÎNTUNECARE

Materia invizibilă, adică astrofizicienii îl numesc întuneric și nu emit sau absorb lumină și o detectează prin gravitația pe care o creează. Este prezent peste tot - de la solzi galactici la superclustere de galaxii. Masa sa este mult mai mare decât cea a materiei vizibile, dar ceea ce este cu adevărat este un mister. Probabil că acestea nu sunt încă particule elementare descoperite sau găuri negre de masă mică și găuri de vierme ipotetice. Un membru al centrului astrospațial al Institutului de Fizică numit după el a vorbit despre acest lucru în articolul său în limba engleză. P.N. Lebedev RAS (Moscova) și Academia Internațională numită după. Nilsa Bohr (Copenhaga, Danemarca), membru corespondent al RAS Igor Novikov. Traducerea a fost realizată de membru corespondent al Academiei Ruse de Științe Viktor Abalakin și publicată în revista Earth and the Universe.

Deci, natura materiei întunecate este unul dintre principalele mistere ale cosmologiei moderne. Descoperirea și cercetarea acestui fenomen are o istorie destul de lungă. Experții sunt pasionați de acest subiect de 85 de ani. În zilele noastre această problemă este principala în toată astrofizica.

Chiar și acum 30 și chiar 20 de ani, astronomii credeau că masa de materie întunecată care predomină în Univers determină dinamica acestuia și curbura spațiului tridimensional. Dar astăzi știm mult mai multe. Observarea în cadrul măsurătorilor de temperatură a anizotropiei în radiația cosmică de fond cu microunde (și a apărut imediat după nașterea Universului și poartă informații importante despre evoluția sa), date despre gradul de distribuție a heliului și a altor elemente luminoase și formarea structura Universului indică: materia obișnuită (particulele elementare barionice (grele) cu o masă nu mai mică decât cea a protonilor participă la toate interacțiunile fundamentale)) sunt responsabile pentru aproximativ 4% din conținutul material al cosmosului. Se dovedește că stelele, planetele, gazul, praful și noi înșine suntem alcătuiți din el, iar restul de 96% este sectorul „întunecat” cu aproximativ 23% materie întunecată și aproximativ 73% energie întunecată. Se știe: materia în cauză provoacă efectul atracției gravitaționale, la fel ca materia obișnuită, iar energia întunecată, dimpotrivă, provoacă repulsie gravitațională. Acesta din urmă predomină cu adevărat în Univers, deși experții încă nu știu nimic despre natura sa fizică.

Materia întunecată are o influență gravitațională asupra propagării luminii din surse îndepărtate (așa-numita lentilă gravitațională). O informație importantă provine și din analiza radiației cosmice de fond cu microunde și a procesului de formare a structurii Universului din mici neomogenități inițiale. Dar tocmai forța gravitațională a materiei întunecate ne interesează este necesară pentru formarea clusterelor de galaxii și a galaxiilor. Majoritatea cosmologilor, afirmă Novikov, dezvoltă ideea unui tip de materie întunecată numită materie rece. Mulți dintre ei sunt convinși: este format din particule formate în perioada timpurie, fierbinte, a evoluției Universului, dar încă existente în timpul nostru. Lista elementelor care pot fi incluse în ele este foarte extinsă: acestea sunt în principal particule ipotetice - să zicem, axioni sau relicve supersimetrice. Au fost lansate acum experimente pentru a le căuta direct și indirect. Drept urmare, detectarea directă a materiei întunecate este destul de posibilă, dar, conform autorului articolului, natura sa fizică rămâne un mister.

Între timp, pe lângă particulele care sunt încă necunoscute științei și de interes pentru fizicieni, există și alte obiecte din care ar putea consta materia întunecată. Unele dintre ele sunt uimitoare în sine - și, apropo, nu mai puțin importante pentru dezvoltarea științei: acestea sunt corpuri întunecate relativiste (găuri negre primare și găuri de vierme).

Ipoteza despre existența găurilor negre primordiale are și ea o istorie foarte lungă. Datorită cercetărilor efectuate de oamenii de știință autohtoni academicianul Yakov Zeldovich și Igor Novikov în 1961 și în 1971 de către fizicianul teoretician englez Stephen Hawking, putem concluziona: în primele etape ale Universului (acum aproximativ 13 miliarde de ani) au existat mici găuri negre. , masele lor ar putea fi mai mici decât cele ale stelelor. Calculele arată că cei ale căror mase inițiale erau mai mici de un miliard de tone au pierdut acum complet energie din cauza radiațiilor cuantice; cele mai grele au supraviețuit până în zilele noastre.

Întrebarea principală este dacă pot fi detectate prin mijloace astronomice dacă există cu adevărat în Univers? Pentru a găsi mici găuri negre, este necesar să se cunoască emisia cuantelor lor dure. Observarea acestora din urmă ar contribui semnificativ la identificarea găurilor negre primordiale, dar până în prezent niciuna dintre ele nu a fost detectată. S-au stabilit doar următoarele: numărul găurilor negre cu o masă de aproximativ un miliard de tone nu depășește o mie pe an lumină cub. Dacă ar fi mai mulți, atunci ar fi posibil să se calculeze radiația lor totală. Radiația cuantică de la găurile negre primordiale masive este nesemnificativă, astfel încât acestea pot fi incluse în numărul de obiecte incluse în materia întunecată. În 1994, astrofizicienii ruși Pavel Ivanov, Pavel Naselsky și Igor Novikov, care lucrează la Centrul Danez de Astrofizică Teoretică, au indicat această perspectivă. În același timp, a apărut un mesaj că a fost descoperită microlensarea stelelor din Marele Nor Magellanic de către obiecte masive compacte cu halo ale galaxiei noastre. Printre altele, a fost propusă următoarea idee: găurile negre ar putea fi astfel de obiecte. Noua descoperire adaugă dovezi suplimentare teoriei că materia întunecată rece este formată din găuri negre primordiale.

Cu toate acestea, subliniază autorul articolului, nu ar trebui să uităm de găurile de vierme primare. Conform teoriei generale a relativității, acesta este un spațiu foarte curbat sub forma unui tunel care leagă două intrări la el. Materia sau radiația care cade într-una dintre găuri este împrăștiată în întregul volum al tunelului și, în consecință, iese din cealaltă găuri. Sau vice versa. Potrivit unei ipoteze, aceste vizuini primare au existat cel mai probabil la începutul expansiunii Universului. Și ar putea continua să facă acest lucru în viitor. Notă: evaporarea cuantică (așa-numita evaporare Hawking) nu afectează astfel de obiecte, așa că persistă pentru perioade cosmologice de timp dacă nu sunt supuse altor instabilități. Pe baza acestui fapt, nu se poate exclude faptul că o parte din materia întunecată rece este formată și din găuri de vierme.

Deci, conchide Novikov, obiectele întunecate - găuri întunecate primordiale și găuri de vierme - pot rezolva misterul materiei întunecate. Dar cât de reușite (sau nereușite) sunt conceptele propuse va deveni clar doar atunci când rezultatele observațiilor privind studiul materiei întunecate reci vor fi cunoscute folosind, în primul rând, observatorul spațial Planck, lansat la 14 mai 2009 în cadrul Agenția Spațială Europeană Horizon -2000 și poartă numele remarcabilului fizician german Max Planck (1858-1947).

Novikov I. Obiecte întunecate și materie întunecată. - Revista „Pământ și Univers”, 2009, nr. 5

Ilustrații de la editorii revistei „Pământ și Univers”

Material pregătit de Maria SAPRYKINA

„Știința în Rusia”, nr. 1, 2010

Cred că exprim aici sentimentul unei întregi generații de oameni care au căutat particule de materie întunecată de când erau încă studenți. Dacă LHC aduce vești proaste, este puțin probabil ca vreunul dintre noi să rămână în acest domeniu al științei.

Una dintre întrebările urgente la care ar putea răspunde LHC este departe de speculații teoretice și are cea mai directă relevanță pentru noi. De câteva decenii, astronomia încearcă să rezolve un mister dificil. Dacă calculăm toată masa și energia din spațiu, se dovedește că partea leului din materie este ascunsă de ochii noștri. Conform calculelor moderne, substanța luminoasă este numai 4% din cantitatea totală de materie din Univers. Această pondere jalnică include tot ce este format din atomi, de la hidrogen gazos până la nucleele de fier ale planetelor precum Pământul. Aproximativ 22% este materie întunecată, o componentă a materiei care nu emite unde electromagnetice și se face simțită doar prin câmpul său gravitațional. În cele din urmă, datele actuale sugerează că 74% este sub formă de energie întunecată, materie de natură necunoscută care determină extinderea Universului într-un ritm accelerat. Într-un cuvânt, Universul este un mozaic neasamblat. Poate că TANK vă va ajuta să găsiți piesele lipsă?

Ipotezele despre materia ascunsă au început să fie exprimate cu mult înainte ca această problemă să fie recunoscută de comunitatea științifică generală. Primele bănuieli că există altceva care ține Universul în frâu, în plus față de materia vizibilă, au apărut în 1932. Astronomul olandez Jan Oort a calculat că stelele din regiunile exterioare ale galaxiilor se mișcă ca și cum ar fi supuse unei gravitații mult mai mare decât cea deținută de a observat una. Calea Lactee este în esență ca un carusel uriaș cu cai. Stelele se învârt în jurul centrului galactic, unele puțin mai aproape, iar altele puțin mai departe de discul galactic. Oort le-a măsurat vitezele și a descoperit care ar trebui să fie forța gravitațională a Căii Lactee, astfel încât să țină stelele aproape de planul galactic și să împiedice galaxia să se destrame. Cunoscând această forță, Oort a estimat masa totală a sistemului nostru stelar (această valoare este cunoscută astăzi ca limita Oort). Rezultatul a fost neașteptat: a fost de două ori masa observată a stelelor care emit lumină.

În anul următor, fizicianul de origine bulgară Fritz Zwicky, care lucrează la Caltech, a investigat în mod independent cât de mult „clei” gravitațional era necesar pentru a menține împreună bogatul grup de galaxii din constelația Coma Berenices. Distanțele dintre galaxiile din grup sunt mari, motiv pentru care Zwicky a obținut o valoare mare pentru forța gravitațională. Din aceasta a fost posibil să se calculeze cantitatea de materie necesară pentru a crea o astfel de forță. Zwicky a fost uimit să vadă că era de sute de ori mai mare decât masa de materie vizibilă. Se pare că această structură voluminoasă stătea pe suporturi camuflate, care singure puteau să o mențină stabilă.

În anii 30 secolul XX Oamenii de știință știau puțin despre Univers, cu excepția expansiunii descoperite de Hubble. Chiar și ideea altor galaxii ca „universuri insulare” precum Calea Lactee era la început. Nu este de mirare că, având în vedere copilăria cosmologiei fizice, aproape nimeni nu a acordat atenție descoperirilor extraordinare ale lui Oort și Zwicky. Au trecut ani de zile până când astronomii și-au dat seama de semnificația lor.

Interesul actual pentru materia întunecată îl datorăm curajului tinerei Vera Cooper Rubin, care, spre deosebire de toate prejudecățile vremii (femeile astronome erau privite în acea vreme), a decis să se apuce de astronomie. Rubin s-a născut în Washington, D.C. și a crescut privind pe fereastra dormitorului ei la stele. Îi plăcea să citească cărți despre astronomie, în special biografia Mariei Mitchell, care a câștigat recunoaștere internațională pentru descoperirea ei a unei comete. Drumul Verei Rubin către visul ei nu putea fi numit facil: în acei ani, comunitatea astronomică semăna cu un club închis, cu un semn luminos pe ușă „Femeile nu sunt permise”.

Rubin și-a amintit mai târziu: „Când eram la școală, mi-au spus că nu voi obține niciodată un loc de muncă ca astronom și că ar trebui să fac altceva. Dar nu am ascultat pe nimeni. Dacă vrei cu adevărat ceva, trebuie să-l iei și să-l faci și, probabil, să ai curajul să schimbi ceva în acest domeniu” 86.

După ce a primit o diplomă de licență în astronomie de la Vassar College, unde Mitchell a predat cândva, și un master în astronomie de la Universitatea Cornell, Rubin s-a întors în orașul ei natal pentru a continua să studieze astronomia la Universitatea Georgetown. Conducătorul științific al tezei sale pentru gradul de doctor în filosofie a fost Georgy Gamow. Deși nu a fost înscris printre profesorii universitari, era interesat și de evoluția galaxiilor și i s-a permis să lucreze cu Rubin. Sub conducerea lui, ea s-a apărat în 1954.

În timp ce îngrijea patru copii născuți în căsătoria ei cu matematicianul Robert Rubin, nu i-a fost ușor să găsească un loc de muncă permanent care să-i permită să combine familia și știința. În cele din urmă, în 1965, Departamentul de Magnetism Terestre al Instituției Carnegie din Washington a inclus-o ca cercetător. Acolo Rubin a intrat într-o alianță creativă cu colegul ei Kent Ford. El a construit un telescop cu propriile sale mâini și împreună au început observațiile active ale regiunilor exterioare ale galaxiilor.

Mai întâi, astronomii au îndreptat telescopul telescopic către cea mai apropiată spirală vecină a Căii Lactee, o galaxie din constelația Andromeda. Folosind un spectrograf, au început să colecteze date despre deplasarea Doppler în spectrele stelelor situate la periferia galactică. Deplasarea Doppler este o creștere (scădere) a frecvenței radiației de la un obiect care se deplasează către observator (departe de observator). Mărimea acestei deplasări depinde de viteza relativă a corpului. Efectul Doppler este caracteristic oricărui proces de unde, inclusiv lumina și sunetul. De exemplu, ori de câte ori auzim o sirenă de foc zgomotând mai sus pe măsură ce se apropie din ce în ce mai scăzut în ton pe măsură ce se îndepărtează, avem de-a face cu acest efect. Dacă vorbim despre lumină, atunci pe măsură ce sursa se apropie, radiația ei se deplasează în regiunea violetă a spectrului (deplasare la violet), iar pe măsură ce se îndepărtează, se schimbă la roșu (deplasare la roșu). Deplasările către roșu ale galaxiilor au oferit lui Hubble dovezi că galaxiile îndepărtate zburau departe de noi. Efectul Doppler în spectre electromagnetice este încă unul dintre instrumentele indispensabile ale astronomiei.

Luând spectre de stele din părțile exterioare ale Andromedei și măsurând magnitudinea deplasării, Rubin și Ford au reușit să calculeze viteza materiei stelare. Ei au determinat cât de repede se mișcă stelele de la periferia galactică în jurul centrului lor de greutate. Apoi, oamenii de știință de la Instituția Carnegie au construit un grafic: vitezele orbitale au fost reprezentate vertical, iar distanța de la centru pe orizontală. Această relație, numită curba de rotație a galaxiei, a arătat clar cum părțile exterioare ale Andromedei se învârteau pe carusel.

După cum a stabilit Kepler cu câteva secole în urmă, în obiectele astronomice în care cea mai mare parte a masei este concentrată în centru (de exemplu, Sistemul Solar), cu cât corpul este mai departe de centru, cu atât viteza lui este mai mică. Planetele exterioare se mișcă pe orbitele lor mult mai încet decât cele interioare. Mercur clipește lângă Soare cu o viteză de aproximativ 50 km/s, în timp ce Neptun abia se târăște cu aproximativ 5,5 km/s. Motivul este simplu: atracția solară scade rapid odată cu raza și nu există nicio masă în părțile exterioare ale sistemului solar care ar putea afecta vitezele planetelor.

Anterior, se credea că în galaxiile spirale, precum Calea Lactee, materia era distribuită la fel de compact. Observațiile arată că stelele locuiesc cel mai dens partea centrală a galaxiilor și formează o structură sferică (astronomii o numesc „bulge”). Brațele spiralate și aureola care învăluie discul galactic, dimpotrivă, par rare și efemere. Dar primele impresii sunt înșelătoare.

În construirea curbei de rotație a Andromedei, Rubin și Ford au fost ferm convinși că, la fel ca în sistemul solar, vitezele vor scădea pe distanțe mari. Dar, în schimb, graficul s-a dovedit a fi o linie dreaptă, ceea ce i-a lăsat pe oamenii de știință destul de nedumeriți. În locul versantului muntelui era un platou plat. Forma plată a profilului de viteză a însemnat că masa sa extins cu mult dincolo de structura observată. Ceva ascuns ochilor noștri are un efect tangibil asupra acelor zone în care gravitația, conform ideilor noastre, ar trebui să fie extrem de mică.

Pentru a înțelege dacă acest comportament de viteză în Andromeda a fost excepția sau regula, Rubin și Ford, împreună cu colegii lor de la Carnegie Institution, Norbert Tonnard și David Burstein, au decis să testeze încă 60 de galaxii spirale. Deși spiralele nu sunt singurul tip de galaxie - există galaxii eliptice și există galaxii neregulate - astronomii au ales „vortexul” pentru simplitatea lui. Spre deosebire de alte tipuri de galaxii, în spirale stelele din brațe se rotesc toate în aceeași direcție. Prin urmare, vitezele lor sunt mai ușor de reprezentat pe un grafic și, prin urmare, mai ușor de analizat.

Echipa a făcut observații la Kitt Peak din Arizona și Cerro Tololo din Chile și a trasat curbele de rotație pentru toate cele 60 de galaxii. În mod surprinzător, fiecare grafic avea o secțiune la fel de plată ca a lui Andromeda. Din aceasta, Rubin și coautorii ei au concluzionat că cea mai mare parte a materiei din galaxiile spirale este colectată în formațiuni invizibile extinse, care, în afară de câmpul gravitațional, nu se manifestă în niciun fel. Problema care i-a chinuit pe Oort și pe Zwicky s-a ridicat cu putere!

Cine se află în spatele măștii? Poate că materia întunecată constă din materie obișnuită, dar este greu de văzut? Poate că telescoapele noastre sunt prea slabe pentru a vedea toate obiectele din spațiu?

La un moment dat, corpurile cerești au fost propuse pentru rolul materiei întunecate, ale căror nume reflectau puterea gravitațională atribuită lor: obiecte macho (MASNO, acronim din engleză. Obiecte Halo compacte masive -„obiecte halo compacte masive”). Acestea sunt corpuri cerești masive din haloul galaxiilor care emit puțină lumină. Acestea includ, în special, planete gigantice (de mărimea lui Jupiter și mai mari), piticele maro (stele cu un stadiu foarte scurt de ardere termonucleară), piticele roșii (stele slab luminoase), stele neutronice (nuclee stelare care au suferit o comprimare catastrofală ( colaps) și constând din materie nucleonică) și găuri negre. Toate acestea constau din materie barionică, care include materia nucleelor ​​atomice și rudele sale cele mai apropiate, de exemplu hidrogenul gazos.

Pentru a căuta obiecte macho și alte surse slabe de atracție gravitațională, astronomii au dezvoltat o tehnică inteligentă numită microlensing gravitațional. O lentilă gravitațională este un corp masiv care, ca o prismă, deviază lumina. Conform teoriei generale a relativității a lui Einstein, corpurile grele se îndoaie spațiu-timp în jurul lor, determinând îndoirea traiectoriei unei raze care trece. În 1919, efectul de lentilă a fost observat în timpul unei eclipse de soare: în acest moment este posibil să se vadă stele lângă discul Soarelui, care le deviază lumina.

Deoarece obiectele macho care trec între Pământ și stelele îndepărtate trebuie să distorsioneze imaginea, microlentile oferă o modalitate de a le „cântări”. Dacă un obiect macho apare brusc pe linia de vedere în direcția stelei observate (de exemplu, una dintre stelele unei galaxii din apropiere), datorită focalizării gravitaționale, va deveni momentan mai strălucitor. Și când „omul macho” trece pe lângă, steaua se va estompa și își va lua aspectul anterior. Din această curbă de lumină, astronomii pot calcula masa obiectului.

În anii 90 Ca parte a proiectului MASNO, un grup internațional de astronomi de la Observatorul Muntelui Stromlo din Australia a întocmit un catalog care includea aproximativ 15 evenimente „suspecte”. Scanând haloul galaxiei secțiune cu secțiune și folosind Marele Nor Magellanic (un satelit al Căii Lactee) ca fundal stelar, oamenii de știință au dat peste curbe de lumină caracteristice. Din aceste date observaționale, astronomii estimează că aproximativ 20% din toată materia din haloul galactic constă din obiecte macho cu mase cuprinse între 15 și 90% din masa Soarelui. Aceste rezultate au indicat că la periferia Căii Lactee sunt locuite de stele slabe și relativ luminoase, care, deși cu greu strălucesc, creează o forță atractivă. Adică, a devenit parțial clar care corpuri cerești se găsesc la periferia Galaxiei, dar cum să explicăm porțiunea rămasă a masei ascunse era încă neclar.

Există și alte motive pentru a crede de ce obiectele macho ar putea să nu ofere un răspuns definitiv la misterul materiei întunecate. În modelele astrofizice de nucleosinteză (formarea elementelor chimice), cunoscând cantitatea unui anumit element din spațiu astăzi, se poate calcula câți protoni a conținut Universul în primele momente după Big Bang. Și acest lucru face posibilă estimarea proporției de materie barionică din Univers. Din păcate, calculele arată că doar o parte din materia întunecată este de natură barionică, restul este într-o altă formă. Deoarece obiectele macho constând din barioni familiari nu erau potrivite pentru rolul unui panaceu, oamenii de știință și-au îndreptat atenția către alți candidați.

Nu este o coincidență faptul că obiectelor macho li s-a dat un nume atât de brutal: astfel au vrut să se opună unei alte clase de corpuri propuse pentru a explica materia întunecată - evazivele „WIMP-uri” (WIMP - un cuvânt derivat din engleză. Particule masive care interacționează slab- „particule masive care interacționează slab”). Spre deosebire de „macho”, „WIMP-urile” nu sunt corpuri cerești, ci un nou tip de particule masive care participă doar la interacțiuni slabe și gravitaționale. Deoarece sunt grele, WIMP-urile trebuie să aibă viteze mici, ceea ce le face un lipici gravitațional excelent: împiedică destrămarea structurilor gigantice văzute în spațiu, cum ar fi galaxiile și clusterele de galaxii.

Neutrinii nu ar putea fi ignorați dacă ar fi mai grei și mai sârguincioși. La urma urmei, așa cum se cuvine leptonilor, ei evită procesele puternice și, ca toate particulele neutre, nu se tem de electromagnetism. Cu toate acestea, masa nesemnificativă și neliniștea neutrinilor îi forțează să fie excluși din considerare. Datorită agilității lor, neutrinii pot fi asemănați cu un politician superficial care face incontinuu incursiuni în diferite districte, încercând să cucerească electoratul înainte de alegerile pentru consiliul orașului. Vor dori oamenii să se unească în jurul unei persoane care nu este capabilă să se stabilească într-un singur loc și să obțină un sprijin puternic? La fel, neutrinii, care nu stau nicăieri mult timp și au puțin efect asupra nimicului, cu greu se potrivesc pentru rolul de tijă unificatoare.

Particulele de tip neutrino - prea ușoare și rapide pentru a forma structuri - se numesc materie întunecată fierbinte. Deși masa ascunsă din Univers poate consta într-o oarecare măsură din ele, ele nu pot explica de ce stelele din regiunile exterioare ale galaxiilor se agață atât de strâns de „insula” lor natală și de ce galaxiile înseși se adună în grupuri. Materia mai grea, caracterizată prin pași măsurați, inclusiv „macho” și „wimps”, aparțin clasei materiei întunecate reci. Dacă am putea să o unim suficient, am ști din ce sunt făcute recuzita spațială.

Dar dacă nu neutrini, atunci ce particule neutre de origine non-hadronică au o masă semnificativă și pot zbura atât de încet încât să influențeze stelele și galaxiile? Din păcate, acestea sunt insuficiente în modelul standard. Pe lângă neutrini, „machos” și „slăbănoși”, axionul pretinde și a fi materie întunecată și, potrivit unor teoreticieni, pe bună dreptate. Această particulă masivă este introdusă în cromodinamica cuantică (teoria interacțiunilor puternice), dar nu a fost încă detectată experimental. În acest moment, căutarea masei ascunse în Univers a ajuns într-o fundătură.

Este timpul să ceri ajutor LHC. Poate că fragmentele de coliziuni de la accelerator vor conține răspunsul la misterul materiei întunecate reci. Primii pe lista de candidați sunt cei mai ușori parteneri supersimetrici: neutralinos, charginos, gluinos, photinos, squarks, sleptons și alții. Dacă masa lor (în unități de energie) nu diferă mult de un teraelectronvolt, nu vor fi greu de observat prin dezintegrarile caracteristice care apar în calorimetre și sisteme de urmărire.

Dar dacă materia întunecată ar fi singurul mister al universului, fizicienii și-ar mușca limba, și-ar încrucișa degetele și ar sta în liniște și ar aștepta ca LHC sau alt instrument să producă rezultate potrivite. Este ca și cum ai posta un anunț de angajare și ai aștepta cu calm să vină la un interviu un specialist calificat. Cu toate acestea, la orizont a apărut o nucă mai dură, care deja reușise să creeze probleme oamenilor de știință. Vorbim despre energia întunecată. Nu numai că nu știu exact ce li se ascunde, dar habar nu au unde să caute.

Pentru prima dată, comunitatea științifică s-a întâlnit față în față cu energia întunecată în 1998. Apoi două grupuri de astronomi - o echipă de cercetare de la Laboratorul Național. Lawrence Berkeley sub conducerea lui Saul Perlmutter și observatorii de la Observatorul Muntelui Stromlo (inclusiv Adam Riess, Robert Kirschner și Brian Schmidt) au anunțat vestea uimitoare despre expansiunea Universului. Pentru a urmări modul în care cosmosul s-a extins în trecut, cercetătorii au măsurat distanțele până la supernove din galaxii îndepărtate. Prin trasarea acestor distanțe pe un grafic în funcție de vitezele galaxiilor, găsite din deplasarea Doppler a liniilor spectrale, astronomii au putut determina modul în care parametrul Hubble, care caracterizează rata de retragere, s-a schimbat de-a lungul miliardelor de ani.

Stelele folosite în observații, așa-numitele supernove de tip 1a, au o proprietate remarcabilă: anumite modele pot fi urmărite în intensitatea energiei emise de acestea în timpul exploziei. Datorită acestui comportament previzibil, grupurile menționate au putut să calculeze distanțele până la stele comparând luminozitatea observată cu o valoare cunoscută. Cu alte cuvinte, astronomii au un fel de ruletă cu care pot „ajunge” la stele aflate la miliarde de ani lumină de noi, adică la cele care au explodat cu mult timp în urmă în trecut.

Un obiect astronomic cu luminozitate absolută cunoscută se numește lumânare standard. Când conducem o mașină noaptea și ne uităm la lămpile de pe marginea drumului, putem estima distanța până la o anumită lampă, dacă ni se pare luminoasă sau slabă. Presupunând, desigur, că toate produc aceeași putere. Dacă s-ar întâmpla ca un fulger strălucitor să îți lovească ochii în timpul unei plimbări nocturne, cel mai probabil ai decide că sursa lui este aproape de tine. Și despre lumina abia vizibilă, nu poți să nu te gândești că este undeva departe. Pe scurt, adesea judecăm distanța după luminozitatea aparentă a unei surse de lumină. La fel, astronomii, care au confundat un obiect, de exemplu o supernova de tip 1a, cu o lumanare standard, au la dispozitie poate singurul instrument pentru masurarea distantelor mari.

Echipa de cercetare a lui Perlmutger, care a implementat proiectul SCP (Supernova Cosmology), este direct legată de fizica particulelor. Să începem cu faptul că acest program, ca și cercetarea radiației cosmice de fond cu microunde pe satelitul COBE, care i-a adus lui George Smoot Premiul Nobel, continuă tradițiile Laboratorului Lawrence. O viziune atât de largă asupra lucrurilor este complet în spiritul șefului Red Lab, care a căutat conexiuni peste tot și a încercat să aplice metodele unui domeniu al științei în altul. În plus, unul dintre inițiatorii proiectului SCP, Gerson Goldhaber, a fost recunoscut pe scară largă la Laboratorul Cavendish în timpul lui Rutherford și Chadwick, iar apoi a servit mulți ani ca director al Laboratorului Național Brookhaven. Putem spune că cosmologia și fizica particulelor - științele celor mai mari și ale celor mai mici - au fost de mult legate.

Când a început programul SCP, participanții săi sperau că, luând supernove ca lumânări standard, ei vor fi convinși de încetinirea Univers. Forța gravitației, s-ar părea, prin însăși natura sa tinde să întârzie retragerea oricărui sistem de corpuri masive care se îndepărtează unul de celălalt. Mai simplu spus, ceea ce este aruncat în sus cade, sau cel puțin încetinește. Prin urmare, cosmologii au prevăzut trei căi posibile ale evoluției cosmice. În funcție de relația dintre densitatea medie și critică a Universului, acesta fie încetinește destul de repede, iar expansiunea este înlocuită de compresie, fie nu încetinește foarte mult, iar punctul de oprire nu este atins, fie, dacă cele două densitățile sunt egale, rămâne într-o stare limită și, de asemenea, se extinde pentru o perioadă de timp infinit de lungă.

Toate cele trei scenarii încep cu un Big Bang obișnuit. Dacă Universul este suficient de dens, încetinește treptat și, în cele din urmă, după miliarde de ani, expansiunea lasă loc compresiei. Tot ceea ce există este în cele din urmă măcinat în Big Meat Grinder. Dacă densitatea este sub o valoare critică, expansiunea Universului continuă, încetinind, la nesfârșit - cosmosul depășește distanța prin forță, ca un alergător epuizat. Deși expansiunea galaxiilor devine din ce în ce mai lentă, ele nu vor avea niciodată curajul să alerge una spre alta. Această alternativă este uneori numită Big Moan. A treia posibilitate: densitatea medie este exact egală cu densitatea critică. În acest caz, Universul încetinește și, uite doar, este pe cale să înceapă să se micșoreze, dar acest lucru nu se întâmplă. Ea, ca o funambulă cu experiență, își menține ușor echilibrul.

Perlmutter și personalul său se așteptau să vadă una dintre aceste trei opțiuni. Cu toate acestea, observațiile supernovei au contrazis tiparele cunoscute. Din graficele vitezei în funcție de distanță, rezultă că expansiunea nu încetinește deloc. În plus, accelerează. Parcă ceva ar fi făcut ca gravitația să confunde pedala de frână cu gazul. Dar niciuna dintre substanțele cunoscute nu putea fi bănuită în aceste mașinațiuni. Teoreticianul Michael Turner de la Universitatea din Chicago a numit componenta neobișnuită energie întunecată.

Deși energia întunecată nu este mai puțin misterioasă decât materia întunecată, proprietățile lor au puține în comun. Materia întunecată produce aceeași forță gravitațională ca și materia obișnuită, dar energia întunecată este un fel de „antigravitație”, determinând corpurile să se despartă cu accelerație. Dacă materia întunecată ar fi la o petrecere, i-ar prezenta pe invitați unul pe celălalt și i-ar implica în distracția generală. Energiei întunecate, dimpotrivă, îi place să lucreze în forțele speciale, suprimând revoltele de stradă. De fapt, dacă cosmosul ar fi prea bogat aromat cu energie întunecată, Universul ar urma o cale fatidică care se termină cu Big Rip - pur și simplu ar fi făcut în bucăți.

În legătură cu energia întunecată, fizicienii vorbesc despre revenirea constantei cosmologice la relativitatea generală, pe care Einstein a abandonat-o cândva. Deși termenul care descrie antigravitația (termen lambda) rezolvă problema cu puțin efort, ar fi bine să o justificăm din punct de vedere fizic. Fizicienii sunt foarte reticenți în a adăuga termeni noi la teoriile coerente, cu excepția cazului în care există anumite premise fundamentale pentru aceasta. Cu alte cuvinte, constanta cosmologică ar trebui să-și găsească un loc în teoria câmpului. Cu toate acestea, teoriile moderne de câmp oferă o cantitate inimaginabilă de energie în vid. Pentru a obține o valoare realistă din aceasta, trebuie redusă la aproape zero (adică aproape, nu exact). Accelerația cosmică descoperită și măsurată experimental a reprezentat un puzzle complex pentru oamenii de știință.

Mai mult, dacă energia întunecată rămâne constantă în timp și spațiu, influența ei nu se diminuează niciodată. Pe măsură ce gravitația lasă loc energiei întunecate în timp, Universul se apropie din ce în ce mai mult de Big Rip. Înainte de a accepta un final atât de sumbru, majoritatea teoreticienilor preferă să reflecteze și să vină cu ceva mai bun.

Teoreticianul de la Princeton Paul Steinhardt, precum și Robert Caldwell și Rahul Dave, au propus o modalitate originală de a modela energia întunecată. Au introdus un nou tip de materie numit chintesență. Chintesența este o substanță ipotetică care, în loc să facă corpurile să se aglomereze (precum materia obișnuită, care servește drept sursă de gravitație), le împinge în afară (ca puternicul Samson al coloanelor templului filistean). Termenul pentru această substanță este preluat din filosofia antică, în care chintesența („a cincea esență”) continua seria celor patru elemente ale lui Empedocle. Diferența dintre constanta cosmologică și chintesența este următoarea: în timp ce prima stă înrădăcinată la fața locului, a doua este ca plastilina maleabilă - se poate schimba de la un loc la altul și de la o epocă la alta.

Observațiile radiației cosmice de fond cu microunde de la satelitul WMAP sugerează că spațiul este umplut cu un amestec de energie întunecată, materie întunecată și materie vizibilă (în această ordine). Dar imaginile de la sondă sunt încă tăcute despre ingredientele folosite pentru a face cocktailul dublu întunecat.

Fizicienii speră că LHC va ajuta la ridicarea vălului secretului asupra naturii energiei întunecate și a materiei întunecate. Dacă, de exemplu, chintesența ar fi descoperită la cel mai mare ciocnitor, aceasta ar însemna o revoluție în cosmologie și ar schimba radical înțelegerea noastră despre materie, energie și Univers. Judecă singur, datorită acestei descoperiri am ști ce viitor așteaptă toate lucrurile.

Ipotezele nu se limitează la adăugarea unui termen lambda și introducerea unei substanțe neobișnuite. Potrivit unor teoreticieni, a sosit momentul să reconsiderăm însăși teoria gravitației. Poate că forțele gravitaționale se manifestă diferit la scări diferite: în cadrul sistemelor planetare se comportă într-un fel, dar în întinderea galactică se comportă diferit? S-ar putea întâmpla ca teoria generală a relativității a lui Einstein, care în opinia noastră pare a fi corectă, să fie înlocuită cu o altă teorie la cele mai mari distanțe? După cum a spus odată Rubin: „Se pare că până nu vom ști ce este gravitația, nu vom ști ce este materia întunecată.”87

Teoriile inovatoare ale gravitației propun schimbări radicale în mecanismul și domeniul de acțiune al acesteia. Unele dintre proprietățile sale, susțin adepții acestor teorii, primesc o explicație naturală dacă presupunem că forța gravitației pătrunde în dimensiuni suplimentare ascunse, unde accesul la alte forme de materie și energie este interzis. Atunci sectorul întunecat al Universului poate fi o umbră a sferelor superioare.

Este de remarcat faptul că unele teorii exotice de acest tip, oricât de ciudate ar părea, pot fi testate la LHC. Cuptorul fierbinte al transformărilor de înaltă energie poate nu numai să aducă la viață particule fără precedent, ci și să descopere noi dimensiuni. Cine știe ce secrete de lungă durată ale naturii vor fi dezbrăcate de vălurile lor de puterea fără precedent a LHC...

În ceea ce privește materia întunecată, reiese clar din cuvintele întâmplătoare pe care le spui despre ea că nu știi nimic despre ea. Între timp, prezența sa a fost descoperită prin observații astronomice directe. Citiți „Povestea materiei întunecate”, poate după aceea veți fi mai respectuos cu acest subiect.

Vadim Berezhnoy 14.07.2016 07:51 Raportează încălcarea

Fizicienii nu sunt unanimi cu privire la materia întunecată. Aceasta este una dintre ipoteze, cel mai probabil eronată și exagerată. Există o listă de probleme controversate și nerezolvate din fizică (și alte științe) pe Internet, iar această listă este impresionantă.

Bogokhulov 14.07.2016 08:38 Raportați încălcarea

Ce este materia întunecată? Are legătură cu supersimetria? Este fenomenul materiei întunecate asociat cu o anumită formă de materie sau este de fapt o extensie a gravitației?
Asta spune fizica serioasa.

Bogokhulov 14.07.2016 10:17 Raportați încălcarea

Încă o dată explic despre materia întunecată. Toate corpurile materiale (planete, stele, acumulări de praf și gaze) sunt supuse efectelor gravitației. Legea gravitației universale este exprimată matematic prin formula F=g*M*m/r*r, unde * este semnul înmulțirii aritmetice, bara oblică / este semnul diviziunii, M și m sunt masele stelei și planeta sa, F este forța de atracție, g este constanta forței gravitaționale. Deci, în Sistemul Solar, toate corpurile se mișcă strict conform formulei gravitaționale, iar legile lui Kepler sunt respectate cu un grad ridicat de acuratețe și nu există materie întunecată în Sistemul Solar. Dar, în volumele vaste ale Galaxiei, când se studiază mișcarea stelelor pe orbite în jurul centrului său, se dovedește că viteza lor de mișcare se datorează prezenței unei mase uriașe a unei substanțe invizibile care nu emite nimic. Există un alt efect - lentila gravitațională, atunci când un fascicul de lumină este deviat de la mișcarea sa în linie dreaptă de o masă gigantică de materie. Aceasta este materie întunecată și prezența ei este un fapt bine stabilit, în ciuda faptului că structura și compoziția sa, adică. În ce constă este necunoscut științei moderne. Simt că nu ai citit nimic despre această problemă. Uită-te, de exemplu, pe site-ul „Elements” la linkul Pe scurt, există o tonă de material despre materia întunecată.

Vadim Berezhnoy 14.07.2016 13:12 Raportează încălcarea

Toate acestea îmi sunt familiare, iar critica la adresa materiei întunecate este, de asemenea, familiară, și v-am oferit-o. Apropo, natura gravitației, la fel ca esența materiei întunecate, este încă în limb, oamenii de știință încă dau cap, dar totul este deja clar pentru tine.

Bogokhulov 14.07.2016 13:44 Raportați încălcarea

Faptele sunt clare pentru mine, pe baza cărora s-a făcut concluzia despre prezența unui anumit obiect material, a cărui natură este necunoscută oamenilor. Mi se pare că mă înțelegi greșit. Ceea ce scriu aici nu vă este deloc clar. Dar nu sunt jignit. În general, oamenii se înțeleg greșit în multe feluri. Astăzi a avut loc un atac terorist teribil la Nisa... De ce? Cine să spună?

Vadim Berezhnoy 15.07.2016 09:09 Raportează încălcarea

Într-adevăr, există fapte pe baza cărora unii fizicieni au concluzionat că există ceva material, dar nu observabil, și l-au numit materie întunecată. Alții au spus: „Este fenomenul materiei întunecate legat de o anumită formă de materie sau este de fapt o extensie a gravitației?” Adică, gravitația în sine nu a fost pe deplin înțeleasă;

Bogokhulov 16.07.2016 00:34 Raportați încălcarea

Expansiunea gravitației este o prostie. Tu, aparent, ești umanist, științe precum fizica, chimia, astronomia și tehnicile experimentelor fizice îți sunt necunoscute, motiv pentru care repeți după cineva care nu este tocmai adecvat cuvintele fără sens „expansiunea gravitației”. .

Vadim Berezhnoy 17.07.2016 22:39 Raportează încălcarea

Am o diplomă superioară în inginerie electrică. V-am spus deja că natura gravitației nu este clară pentru știință, că există o listă impresionantă de probleme controversate și nerezolvate în fizică și alte științe (este disponibilă pe Internet). Acolo menționează expansiunea gravitației.

Bogokhulov 17.07.2016 22:55 Raportați încălcarea

Vor exista întotdeauna probleme controversate în știință. „Electronul este la fel de inepuizabil ca atomul”. Cu toate acestea, adevărurile fizice devin din ce în ce mai clare odată cu progresele în teorie și experiment. Un astfel de concept precum spinul electronilor este mult mai interesant decât „expansiunea gravitației”. Cel care a scapat despre expansiunea sa chiar nu înțelege legea gravitației universale. Big Bang-ul, în opinia mea, este și o ficțiune, precum „expansiunea gravitației”.

Vadim Berezhnoy 18.07.2016 05:15 Raportează încălcarea

Vadim, există un articol pe internet de A. L. Alyushin:
GRAVITATEA CA O CONSECUȚĂ A EXTINDERII MEDIULUI CORPERILOR PONDERABILE.

Bogokhulov 18.07.2016 10:31 Raportați încălcarea

Nu pot să nu clarific.
Desigur, nu gravitația se extinde, ci Universul însuși se extinde.
Undele gravitaționale au fost deja (recent) descoperite (și existența lor a fost deja reconfirmată și puteți citi cu ușurință despre ele pe Wikipedia și în altă parte).
În ceea ce privește materia întunecată, aceasta este atrasă gravitațional de galaxiile de materie vizibilă obișnuită și, prin urmare, se concentrează în primul rând în apropierea lor și în interiorul acestora.
Galaxiile materiei vizibile se împrăștie, iar cea mai mare parte a materiei întunecate asociate cu ele se împrăștie în același mod (nu-mi amintesc detaliile și referințele) și intuiția științifică sugerează că toată materia întunecată întregul se împrăștie.
Există și alte dovezi convingătoare ale Big Bang-ului.

Gennady Pilny 18.07.2016 17:57 Raportează încălcarea

Cu respect și recunoștință,

Gennady Pilny 18.07.2016 18:24 Raportează încălcarea

Am citit acest articol de Alyushin. Așa-zisa lui ipoteză nu rezistă criticilor. Și, în general, înțelege prost entitățile fizice elementare. De exemplu, scrie (citez): „Lipsa, în ciuda căutărilor active, a urmelor existenței unui câmp gravitațional...”, ceea ce sugerează că nu înțelege esența unei astfel de forme de materie ca câmp. . Din copilărie știm că un câmp este o regiune a spațiului în fiecare punct din care acționează o anumită forță, în special forța gravitației, adică. forta de atractie dintre un corp care are masa si un alt corp care are si masa. Acest lucru a fost arătat matematic de marele geniu englez Isaac Newton în 1687. Alushin nu știe acest lucru, nu înțelege, judecând după citatul de mai sus. De asemenea, nu înțelege că forța gravitației scade proporțional cu pătratul distanței dintre masele care interacționează până la o valoare infinitezimală. Alushin scrie: „forța gravitațională a oricărui corp se extinde la distanțe infinit, iar orice obiect material este absolut permeabil la această forță”. Asta e o prostie! Așa că trebuie să respingem acest ipotezator și să nu ținem cont de toate speculațiile sale verbale.

Vadim Berezhnoy 18.07.2016 20:28 Raportează încălcarea

Alyushin nu este perfect, dar are un fel de walkie-talkie. Dar nu accept matematicienii și fizicienii Einstein și alții. Nikon Tesla s-a descurcat fără matematică superioară, dar a obținut totuși rezultate.
Există, de asemenea, V. A. Atsyukovsky pe Internet: „Ipoteza eterică-dinamică a gravitației și expansiunii Pământului”.

Bogokhulov 19.07.2016 00:03 Raportați încălcarea

Am tot Atsyukovsky înregistrat pe disc. Nikola Tesla este un experimentator genial. El are o înțelegere neobișnuit de profundă a naturii fizice a electricității. Întreaga civilizație tehnică modernă a primit un impuls revoluționar datorită lucrărilor și invențiilor lui Nikola Tesla. Einstein este un fizician teoretician, iar teoreticienii sunt de o mie de ori mai buni la rezolvarea ecuațiilor diferențiale decât oamenii obișnuiți care nu cresc până la ei în anii lor de studenție. Avem foarte puțini profesori inteligenți. Mintea unui tânăr nu este un vas de umplut, ci o torță de aprins. Dar astfel de purtători de făclii care creează genii sunt puțini. Și acesta este paradoxul miliardarilor: ei prind rapid mințile științifice ale altor oameni, dar nu vor să le cultive pe ale lor. Pentru ce dacă îl poți cumpăra?

Vadim Berezhnoy 19.07.2016 06:24 Raportează încălcarea

Dragă Vadim!
Din câte știu, lentilele gravitaționale create de materia întunecată sunt conectate gravitațional (din moment ce sunt atrase reciproc) cu galaxiile și materia normală, vizibilă.
Adică, într-adevăr, nu numai galaxiile vizibile se împrăștie - și (cel mai probabil) materia întunecată este interconectată cu ele.
Adică, întregul Univers se extinde după Big Bang.
Iar undele gravitaționale descoperite de oamenii de știință sunt valuri ale țesutului spațiu-timp al Universului nostru.
Adică, chiar și departe de masele fizice ale obiectelor materiale grele, timpul poate curge, trece și însăși structura lui poate fi agitată.
Timpul Universului nostru a apărut odată cu Universul și este inerent numai acestuia, conținut în el.
Și în diferite părți, loci ale Universului (și chiar în obiectele care se mișcă cu viteze și accelerații diferite și cu diferite forțe ale câmpurilor gravitaționale) timpul nu curge la fel, adică creatorul STR și GTR A. Einstein are în general dreptate în formulările matematice ale tuturor acestora.
Alte universuri, lumi paralele au propriile lor timpuri.

Alina Chernikova 19.07.2016 17:41 Raportează încălcarea

Ai dreptate, Alina!
Întregul nostru Univers este unul și materia întunecată zboară împreună cu materia obișnuită.
Desigur, materia întunecată este distribuită foarte neuniform în Univers și interacționează gravitațional cu materia vizibilă.
Dar energia întunecată este distribuită mult mai uniform și, datorită proprietăților sale misterioase antigravitaționale, Universul nostru se extinde într-un ritm accelerat.

Alena Korgambaeva 19.07.2016 18:41 Raportează încălcarea

Vă mulțumim, stimați domni, pentru comentariile dumneavoastră și pentru interesul față de subiectul abordat. Nu sunt un expert în aceste probleme, dar am încercat să prezint ceea ce eu însumi am înțeles citind literatură populară. Fără o pregătire matematică serioasă, fără a opera cu faptele după ce ne-am familiarizat cu ele în reviste științifice recunoscute, nu avem voie să aprofundăm pe deplin subiectul.

Vadim Berezhnoy 20.07.2016 06:27 Raportează încălcarea

Mulțumesc, Vadim!
Iar pentru trolul meu-clon militant anti-credincios, care luptă împotriva lui Dumnezeu, căruia îi place să fie nepoliticos cu mulți autori și interlocutori necunoscuți cu el - căruia îi place să scuipe cu mai multă plăcere în sufletele credincioșilor și ale oamenilor care pur și simplu admit existența lui Dumnezeu, ii va raspunde asa:
Poate o să-ți dai seama dacă mergi în direcția bună.
Dar până acum s-a remarcat doar progresul tău amator spre minciună, spre șarlamătoria diverșilor aliușini.
Alushin scrie (l citează pe respectatul Vadim): „Lipsa, în ciuda căutărilor active, a urmelor existenței unui câmp gravitațional...”, ceea ce sugerează că nu înțelege esența unei astfel de forme de materie ca câmp.

Umila mea părere sinceră:
Și există un câmp gravitațional și urme ale acestuia au fost de fapt descoperite în mod obiectiv, cel puțin aceleași unde gravitaționale.
Și unde gravitaționale și alte semne evidente ale câmpului gravitațional.
Cred că Alushin greșește și nu numai în acest sens, ci și Vadim și doamnele au dreptate.
Mulțumesc, dragi Vadim, Alina, Alena și Tatyana! :)

Mai devreme sau mai târziu, lumea noastră va înceta să mai existe. Așa cum odată a apărut dintr-o singură particulă mai mică decât un atom. Oamenii de știință nu au avut de mult timp nicio îndoială în acest sens. Cu toate acestea, dacă anterior teoria dominantă a fost că moartea Universului ar avea loc ca urmare a expansiunii sale cu accelerare rapidă și, ca urmare, a inevitabila „moarte termică”, atunci odată cu descoperirea materiei întunecate, această opinie s-a schimbat.

FORȚELE ÎNTUNECELE ALE UNIVERSULUI

Experții spun că întregul vast cosmos poate pieri ca urmare a prăbușirii sale, fiind aspirat într-o gaură neagră gigantică, care face parte din misterioasa „materie întunecată”.

În adâncurile reci ale spațiului, două forțe ireconciliabile au fost în război de la crearea lumii - energia întunecată și materia întunecată. Dacă primul asigură expansiunea Universului, atunci al doilea, dimpotrivă, se străduiește să-l tragă înăuntrul său, să-l comprima în uitare. Această confruntare are loc cu diferite grade de succes. Victoria uneia dintre forțe asupra celeilalte, ruperea echilibrului cosmic, este la fel de dezastruoasă pentru toate lucrurile.

De asemenea, Einstein a sugerat că există mult mai multă materie în spațiu decât putem vedea. În istoria științei, au existat situații în care mișcarea corpurilor cerești nu a respectat legile mecanicii cerești. De regulă, această abatere misterioasă de la traiectorie a fost explicată în existența unui corp material necunoscut (sau a mai multor corpuri). Așa au fost descoperite planeta Neptun și steaua Sirius B.

CLEME SPATIALE

În 1922, astronomii James Jime și Jacobus Kapteyn au studiat mișcarea stelelor din galaxia noastră și au ajuns la concluzia că cea mai mare parte a materiei din galaxie este invizibilă; În aceste lucrări, termenul „materie întunecată” a apărut pentru prima dată, dar nu corespunde în totalitate cu sensul actual al acestui concept.

Astronomii sunt de mult conștienți de fenomenul expansiunii accelerate a Universului. Observând distanța dintre galaxii una de cealaltă, au descoperit că această viteză crește. Energia care împinge spațiul în toate direcțiile, precum aerul dintr-un balon, a fost numită „întunecată”. Această energie împinge galaxiile una de cealaltă, ea acționează împotriva forței gravitației.

Dar, după cum sa dovedit, puterile ei nu sunt nelimitate. Există, de asemenea, un fel de „clei” cosmic care împiedică răspândirea galaxiilor. Și masa acestui „clei” depășește semnificativ masa Universului vizibil. Această forță enormă de origine necunoscută a fost numită materie întunecată. În ciuda numelui amenințător, acesta din urmă nu este un rău absolut. Totul este despre echilibrul fragil al forțelor cosmice pe care se sprijină existența lumii noastre aparent de nezdruncinat.

Concluzia despre existența materiei misterioase, care nu este vizibilă, nu este înregistrată de niciunul dintre instrumente, dar a cărei existență poate fi considerată dovedită, a fost făcută pe baza unei încălcări a legilor gravitaționale ale Universului. Cel puțin așa cum îi cunoaștem. S-a observat că stelele din galaxiile spirale ca a noastră au o viteză destul de mare de rotație și, conform tuturor legilor, cu o mișcare atât de rapidă ar trebui pur și simplu să zboare în spațiul intergalactic sub influența forței centrifuge, dar nu fac acest lucru. Ele sunt ținute de o forță gravitațională foarte puternică, care nu este înregistrată sau capturată de nicio metodă cunoscută științei moderne. Acest lucru i-a pus pe gânduri pe oamenii de știință.

LUPTA ETERNA

Dacă aceste „brete” întunecate evazive, dar superioare ca forță gravitațională față de toate obiectele cosmice vizibile, nu ar exista, atunci, după o lungă perioadă de timp, rata de expansiune a Universului sub influența energiei întunecate s-ar apropia de limita la care o ruptură a s-ar produce continuumul spatiu-timp. Spațiul se va anihila și Universul va înceta să mai existe. Cu toate acestea, acest lucru nu se întâmplă încă.

Astrofizicienii au descoperit că în urmă cu aproximativ 7 miliarde de ani, gravitația (dominată de materia întunecată) și energia întunecată erau în echilibru. Dar Universul s-a extins, densitatea a scăzut și puterea energiei întunecate a crescut. De atunci a dominat Universul nostru. Acum oamenii de știință încearcă să înțeleagă dacă acest proces se va termina vreodată.

Astăzi se știe deja că Universul este format din doar 4,9% din materie obișnuită - materie barionică, care alcătuiește lumea noastră. Cea mai mare parte (74%) a întregului univers este alcătuită din energie întunecată misterioasă, iar 26,8% din masa universului este formată din particule care sfidează fizica, greu de detectat, numite materie întunecată.

Până acum, în lupta eternă ireconciliabilă dintre materia întunecată și energia întunecată, aceasta din urmă câștigă. Arată ca doi luptători de diferite clase de greutate. Dar asta nu înseamnă că lupta este o concluzie dinainte. Galaxiile vor continua să se disperseze. Dar cât timp va dura acest proces? Conform ultimei ipoteze, materia întunecată este doar o manifestare a fizicii găurilor negre.

GĂURILE NEGRE SUNT O mulțime de materie întunecată?

Găurile negre sunt cele mai masive și puternice obiecte din Universul cunoscut. Ele îndoaie spațiu-timp atât de puternic încât nici măcar lumina nu poate scăpa de limitele lor. Prin urmare, la fel ca materia întunecată, nu le putem vedea. Găurile negre sunt un fel de centre de greutate pentru vaste întinderi de spațiu. Se poate presupune că aceasta este materie întunecată structurată. Un prim exemplu în acest sens sunt găurile negre supermasive care trăiesc în centrul galaxiilor. Privind centrul galaxiei noastre, de exemplu, vedem cum se accelerează stelele din jurul său.

Anne Martin de la Universitatea Cornell observă că singurul lucru care ar explica această accelerație este o gaură neagră supermasivă. Putem judeca existența materiei întunecate, precum și a găurilor negre, doar pe baza interacțiunii lor cu obiectele din jur. Prin urmare, îi observăm efectele în mișcarea galaxiilor și a stelelor, dar nu o vedem direct; nu emite și nici nu absoarbe lumină. Este logic să presupunem că găurile negre sunt doar aglomerări de materie întunecată.

Ar putea una dintre găurile negre uriașe, care în cele din urmă va înghiți nu numai spațiul înconjurător, ci și rudele mai puțin puternice „găurite”, să înghită întregul Univers? Întrebarea despre asta rămâne deschisă. Potrivit oamenilor de știință, dacă acest lucru se va întâmpla, nu va fi mai devreme de peste 22 de miliarde de ani. Deci este suficient pentru viața noastră. Între timp, lumea din jurul nostru își continuă navigația între Scylla a energiei întunecate și Charybdis a materiei întunecate. Soarta Universului va depinde de rezultatul luptei dintre aceste două forțe dominante în spațiu.

PROFEȚIA LUI TESLA

Există, totuși, o viziune alternativă asupra problemei materiei întunecate. Anumite paralele pot fi găsite între substanța misterioasă și teoria eterului universal a lui Nikola Tesla. Potrivit lui Einstein, eterul nu este o categorie reală, ci există ca urmare a unor opinii științifice eronate. Pentru Tesla, eterul este realitatea.

În urmă cu câțiva ani, la o vânzare stradală din New York, un iubitor de antichități și-a cumpărat o cască de pompier, uzată de timp. Înăuntrul ei, sub căptușeală, zăcea un caiet vechi. Caietul era subțire, cu coperta arsă și mirosea a mucegai. Foile, îngălbenite de timp, erau acoperite cu cerneală care se decolorase cu timpul. După cum s-a dovedit, manuscrisul a aparținut faimosului inventator Nikola Tesla, care a trăit și a lucrat în SUA. Înregistrarea explică teoria eterului, în care se pot găsi indicii inconfundabile ale descoperirii materiei întunecate evazive la decenii după moartea sa.

„Ce este eterul și de ce este atât de greu de detectat? - scrie inventatorul în manuscris. - M-am gândit mult timp la această întrebare și am ajuns la următoarele concluzii. Se știe că cu cât substanța este mai densă, cu atât viteza de propagare a undelor în ea este mai mare. Comparând viteza sunetului în aer cu viteza luminii, am ajuns la concluzia că densitatea eterului este de câteva mii de ori mai mare decât densitatea aerului. Dar eterul este neutru din punct de vedere electric și, prin urmare, interacționează foarte slab cu lumea noastră materială, în plus, densitatea substanței lumii materiale este neglijabilă în comparație cu densitatea eterului.”

Potrivit omului de știință, nu eterul este eteric - este lumea noastră materială care este eterică pentru eter. Astfel, el oferă o viziune mult mai pozitivă asupra materiei întunecate, văzând în ea un fel de substanță primordială, leagănul Universului. Dar nu numai. Potrivit lui Tesla, printr-o abordare pricepută, este posibil să se obțină surse inepuizabile de energie din materia întunecată a eterului, să pătrundă în lumi paralele și chiar să stabilească contacte cu locuitori inteligenți ai altor galaxii. „Cred că stelele, planetele și întreaga noastră lume au apărut din eter când, dintr-un motiv oarecare, o parte din el a devenit mai puțin densă. Comprimând lumea noastră din toate părțile, eterul încearcă să revină la starea inițială, iar sarcina electrică internă din substanța lumii materiale împiedică acest lucru. În timp, după ce și-a pierdut sarcina electrică internă, lumea noastră va fi comprimată de eter și se va transforma în eter. Eterul a părăsit eterul și va pleca”, a afirmat Tesla.