Ano ang itim na bagay? Teorya ng madilim na bagay

Ano ang una: isang itlog o isang manok? Sa ibabaw ng simpleng tanong na ito, ang mga siyentipiko sa buong mundo ay nakikipaglaban para sa mga dekada. Ang isang katulad na katanungan arises tungkol sa kung ano ang sa simula, sa panahon ng paglikha ng uniberso. At ito ba, ang paglikha na ito, o ang mga Universe cyclical o walang katapusan? Ano ang itim na bagay sa espasyo at kung paano ito naiiba sa puting bagay? Sa pagbubukod ng iba't ibang uri ng relihiyon, subukan nating lapitan ang mga sagot sa mga katanungang ito mula sa pang-agham na pananaw. Sa nakalipas na ilang taon, ang mga siyentipiko ay nakagawa ng mga bagay na hindi kapani-paniwala. Marahil, sa kauna-unahang pagkakataon sa kasaysayan ang mga kalkulasyon ng mga manunulat ng panteorya ay tumutugma sa mga kalkulasyon ng mga pang-eksperimentong pisiko. Maraming iba't ibang mga teorya ang iniharap sa pang-agham na komunidad sa mga nakaraang taon. Higit na mas tumpak, empirikal, kung minsan ang quasi-siyentipiko, ngunit ang teoretikal na kinakalkula na data ay kinumpirma ng mga eksperimento, ang ilan kahit na may pagkaantala ng hindi hihigit sa isang dosenang taon (ang Higgs boson, halimbawa).

Madilim na bagay - itim na enerhiya

Maraming mga teoryang ito, halimbawa: Teorya ng Strun, teorya ng Big Bang, teorya ng paikot na uniberso, ang teorya ng parallel universes, ang nabagong dynamics ng Newton (MOND), ang teorya ng pansamantalang uniberso ng F. Hoyle at iba pa. Gayunpaman, sa kasalukuyang panahon ang teorya ng patuloy na pagpapalawak at umuunlad na Universe, ang mga tesis kung saan magkasya ganap na ganap sa loob ng konsepto ng Big Bang, ay karaniwang tinatanggap. Kasabay nito, ang quasi-empirical (ibig sabihin, pag-eksperimento, ngunit may malaking tolerasyon at batay sa mga modernong teorya ng istraktura ng microworld), nakuha namin ang data na ang lahat ng mga kilalang microparticles ay 4.02% lamang ng kabuuang dami ng buong komposisyon ng uniberso. Ito ang tinatawag na "baryon cocktail", o baryonic matter. Gayunpaman, ang pangunahing bahagi ng ating uniberso (higit sa 95%) ay mga sangkap ng ibang plano, iba't ibang komposisyon at mga katangian. Ito ang tinatawag na itim na bagay at itim na enerhiya. Magkakaiba ang mga ito: magkakaiba ang kanilang reaksyon sa iba't ibang uri ng mga reaksyon, hindi sila naayos ng mga umiiral na teknikal na paraan, nagpapakita sila ng mga katangian na hindi pa pinag-aralan bago. Mula dito maaari nating ituring na alinman sa mga sangkap na ito ay napapailalim sa ibang mga batas ng physics (physics ng Neneton, isang analog na salita ng Non-Euclidean geometry), o ang aming antas ng pagpapaunlad ng agham at teknolohiya ay lamang sa unang yugto ng pagbuo nito.

Ano ang mga baryon?

Ayon sa kasalukuyang umiiral na quark-gluon na modelo ng malakas na pakikipag-ugnayan, ang elementary na particle ay labing anim lamang (at ang kamakailang pagtuklas ng Higgs boson ay nagpapatunay na ito): anim na uri (lasa) ng quark, walong gluon at dalawang boson. Ang mga baryon ay mabigat na elementarya na may malakas na pakikipag-ugnayan. Ang pinaka sikat sa kanila ay mga quark, isang proton at isang neutron. Ang mga pamilya ng gayong mga sangkap, na naiiba sa likod, sa masa, sa kanilang "kulay," at sa mga bilang ng "pang-akit" at "kalokohan," ay ang mga brick lamang ng tinatawag nating baryonic matter. Ang itim (madilim) na bagay, na 21.8% ng kabuuang komposisyon ng uniberso, ay binubuo ng iba pang mga partikulo na hindi naglalabas ng electromagnetic radiation at hindi tumugon dito. Samakatuwid, para sa direktang pagmamasid ng hindi bababa sa, at higit pa para sa pagpaparehistro ng mga sangkap na iyon, dapat munang maunawaan ng isa ang kanilang pisika at sumang-ayon sa mga batas na kung saan sila ay napapailalim. Maraming mga modernong siyentipiko ay kasalukuyang nakikibahagi sa bagay na ito sa mga institute ng pananaliksik ng iba't ibang bansa.

Ang posibleng pagpipilian

Ano ang itinuturing na posibleng sangkap? Upang magsimula, dapat tandaan na mayroong dalawang posibleng pagpipilian lamang. Ayon sa GR at SRT (Pangkalahatan at Espesyal na Teorya ng Relativity), ang substansiya na ito ay maaaring maglaman ng parehong baryonic at non-baryonic dark matter (itim) sa komposisyon. Ayon sa pangunahing teorya ng Big Bang, ang anumang umiiral na bagay ay kinakatawan sa anyo ng mga baryon. Ang tesis na ito ay pinatutunayan ng lubos na katumpakan. Sa kasalukuyan, natutunan ng mga siyentipiko na ayusin ang mga particle na nabuo ng isang minuto pagkatapos ng pagkalagot ng pagkakatulad, ibig sabihin, pagkatapos ng pagsabog ng superdense estado ng bagay, sa masa ng katawan tending sa kawalang-hanggan, at ang mga sukat ng katawan tending sa zero. Ang isang sitwasyon na may mga particle ng baryon ay malamang, dahil ito ay mula sa kanila na ang ating uniberso ay binubuo at sa pamamagitan ng mga ito ay patuloy na lumalawak. Ang bagay na itim, alinsunod sa palagay na ito, ay binubuo ng mga pangunahing particle, na karaniwang tinatanggap ng physics ng Newtonian, ngunit para sa ilang kadahilanan ay mahina na nakikipag-ugnayan sa isang electromagnetic na paraan. Iyon ang dahilan kung bakit ang mga detektor ay hindi nag-aayos ng mga ito.

Hindi lahat ay makinis

Ang sitwasyong ito ay nababagay sa maraming siyentipiko, ngunit mayroon pa ring mga tanong kaysa sa mga sagot. Kung ang parehong itim at puting bagay ay kinakatawan lamang ng mga baryons, ang konsentrasyon ng mga ilaw na baryon bilang isang porsyento ng mabigat, bilang isang resulta ng pangunahing nucleosynthesis, ay dapat na naiiba sa orihinal na mga bagay na astronomikal ng uniberso. Oo, at walang pag-eksperimento walang katibayan sa ating kalawakan ng isang punto ng balanse ng sapat na bilang ng mga malalaking bagay ng gravity, tulad ng mga black hole o neutron star, upang balansehin ang halo mass ng ating Milky Way. Gayunpaman, ang parehong mga neutron na bituin, madilim na galactic halos, black hole, puti, itim at kayumanggi dwarfs (bituin sa iba't ibang yugto ng kanilang buhay cycle) ay malamang na kasama sa madilim na bagay na gumagawa ng dark matter. Ang Black energy ay maaari ring madagdagan ang kanilang pagpupuno, kabilang ang mga hinulaang hypothetical na bagay, tulad ng preon, quark at Q-stars.

Mga kandidato na hindi baryon

Ang ikalawang sitwasyon ay nagpapahiwatig ng isang di-baryon simula. Dito, maraming uri ng mga particle ang maaaring kumilos bilang mga kandidato. Halimbawa, ang mga neutral na ilaw, ang pagkakaroon nito ay napatunayan na ng mga siyentipiko. Gayunpaman, ang kanilang mga masa, sa pagkakasunud-sunod ng isang-siglo sa isang sampu-sampung libong eV (electron-volts), ay halos hindi kasama ang mga ito mula sa posibleng mga particle dahil sa hindi matamo ng kinakailangang kritikal na densidad. Ngunit ang mga mabibigat na neutrino, na pinares sa mabibigat na lepta, ay halos hindi nakikita ang kanilang sarili sa mahinang pakikipag-ugnayan sa ilalim ng mga karaniwang kondisyon. Ang mga naturang neutrinos ay tinatawag na sterile, ang kanilang maximum mass hanggang sa isang-ikasampu ng eV ay mas malamang na maging karapat-dapat bilang mga kandidato para sa mga particle ng madilim na bagay. Ang mga Axion at cosmone ay artipisyal na ipinakilala sa mga pisikal na equation para sa paglutas ng mga problema sa quantum chromodynamics at sa karaniwang modelo. Kasama ng isa pang matatag na supersymmetric na butil (SUSY-LSP), maaari silang mag-claim ng mga kandidato, dahil hindi sila nakikibahagi sa mga electromagnetic at malakas na pakikipag-ugnayan. Gayunpaman, hindi katulad ng neutrinos, ang mga ito ay pa rin ang hypothetical, kailangan pa rin ang kanilang pag-iral.

Ang Teorya ng Black Matter

Ang kakulangan ng masa sa sansinukob ay nagbibigay sa iba't ibang mga teorya sa iskor na ito, ang ilan sa mga ito ay lubos na pare-pareho. Halimbawa, ang teorya na ang ordinaryong gravity ay hindi maaaring ipaliwanag ang kakaiba at napakataas na pag-ikot ng mga bituin sa spiral galaxies. Sa ganitong mga bilis, sila lamang ay lumipad sa kabila nito, kung hindi para sa ilang pwersang pagpigil, na kung saan ay hindi pa magagawa upang magparehistro. Ang iba pang mga teorya ng mga theories ay nagpapaliwanag ng imposibilidad ng pagkuha ng WIMPs (napakalaking electroweak-nakikipag-ugnay na particle-kasosyo ng elementarya subparticles, supersymmetric at superheavy - iyon ay, mga ideal na kandidato) sa ilalim ng panlupa na mga kondisyon, kaya nakatira sila sa isang n-dimension na naiiba mula sa atin, tatlong-dimensional. Ayon sa teorya ng Kaluza-Klein, ang mga sukat na ito ay hindi naa-access sa amin.

Variable na mga bituin

Inilalarawan ng isa pang teorya kung paano nakikipag-ugnayan ang mga variable na bituin at itim na bagay sa isa't isa. Ang liwanag ng isang bituin ay maaaring magbago hindi lamang dahil sa mga proseso ng metapisiko na nangyayari sa loob (pulsation, chromospheric activity, pagpapalabas ng mga prominence, overflow at eclipses sa binary star systems, pagsabog ng supernova), kundi pati na rin dahil sa abnormal properties ng dark matter.

VARP engine

Ayon sa isa sa mga theories, ang madilim na bagay ay maaaring gamitin bilang isang gasolina para sa mga subspace engine ng spacecraft na nagtatrabaho sa hypothetical WARP-Engine (WARP Engine). May potensyal, pinahihintulutan ng gayong mga engine ang barko na lumipat sa bilis na lampas sa bilis ng liwanag. Ayon sa teorya, ang mga ito ay may kakayahang mag-curve sa espasyo bago at sa likod ng barko at inililipat ito sa kahit na mas mabilis kaysa sa isang electromagnetic wave na pinabilis sa vacuum. Ang barko mismo ay hindi pinabilis ng lokal - tanging ang spatial na larangan sa harap nito ay liko. Sa maraming mga kamangha-manghang kuwento tulad ng teknolohiya ay ginagamit, halimbawa sa Star Trek alamat.

Pagbuo sa mga kondisyon ng panlupa

Ang mga pagsisikap na lumikha at tumanggap ng itim na bagay sa lupa ay hindi pa rin humantong sa tagumpay. Sa kasalukuyan, ang mga eksperimento ay isinasagawa sa LHC (Great Andronn Collider), eksakto kung saan ang Higgs boson ay naitala sa unang pagkakataon, pati na rin sa iba pang mga mas malakas, kabilang ang mga linear collider, sa paghahanap ng matatag ngunit electromagnetically mahina nakikipag-ugnay sa mga kasosyo ng elementarya particle. Gayunpaman, alinman sa fotino, ni gravitino, ni Higzino, ni snejtrino (neutralino), at iba pang mga WIMP (WIMP) ay hindi pa natatanggap. Ayon sa paunang maingat na pagtatasa ng mga siyentipiko, upang makakuha ng isang milligram ng madilim na bagay sa mga kalagayan sa terestrial, ang katumbas ng enerhiya na natupok sa US sa panahon ng taon ay kinakailangan.