«Күннен күнге» альманахы: Ғылым. Мәдениет

Менің ойымша, мен бұл жерде әлі аспиранттар кезінен бастап қараңғы материяның бөлшектерін іздеген адамдардың тұтас бір ұрпағы туралы пікірін білдіремін деп ойлаймын. Егер LHC жағымсыз жаңалық әкелсе, біздің ешқайсымыз осы ғылым саласында қалуымыз екіталай.

LHC жауап бере алатын өзекті сұрақтардың бірі теориялық болжамдардан алыс және бізге тікелей қатысты. Бірнеше ондаған жылдар бойы астрономия күрделі жұмбақты шешуге тырысуда. Кеңістіктегі барлық масса мен энергияны есептейтін болсақ, материяның арыстандық үлесі біздің көзімізден жасырылған болып шығады. Заманауи есептеулер бойынша, жарық беретін зат тек қана 4% Әлемдегі материяның жалпы саны. Бұл аянышты үлеске сутегі газынан бастап, Жер сияқты планеталардың темір өзектеріне дейін атомдардан жасалған барлық нәрсе кіреді. Шамамен 22% - қара материя, электромагниттік толқындар шығармайтын және тек гравитациялық өріс арқылы өзін сезінетін заттың құрамдас бөлігі. Ақырында, қазіргі деректер 74% -ы қараңғы энергия түрінде екенін көрсетеді, бұл Әлемнің жеделдетілген қарқынмен кеңеюіне әкелетін белгісіз табиғат заты. Бір сөзбен айтқанда, Әлем құрастырылмаған мозаика. Мүмкін ТАНК жетіспейтін бөлшектерді табуға көмектесетін шығар?

Жасырын материя туралы гипотезалар бұл проблема жалпы ғылыми қоғамдастық мойындағанға дейін көп уақыт бұрын айтыла бастады. Ғаламды көзге көрінетін материядан басқа тағы бір нәрсе бақылауда ұстайтыны туралы алғашқы күдік 1932 жылы пайда болды. Голланд астрономы Ян Оорт галактикалардың сыртқы аймақтарындағы жұлдыздар олармен салыстырғанда әлдеқайда үлкен ауырлық күшіне ұшырағандай қозғалатынын есептеді. байқаған бір зат. Құс жолы шын мәнінде аттары бар алып карусель тәрізді. Жұлдыздар галактикалық орталықтың айналасында айналады, кейбіреулері галактикалық дискіден сәл жақынырақ, ал басқалары сәл алысырақ. Оорт олардың жылдамдықтарын өлшеп, жұлдыздарды галактикалық жазықтыққа жақын ұстап, Галактиканың ыдырауына жол бермеу үшін Құс жолының тартылу күші қандай болуы керек екенін анықтады. Бұл күшті біле отырып, Оорт біздің жұлдыз жүйеміздің жалпы массасын есептеді (бұл мән бүгінде Оорт шегі деп аталады). Нәтиже күтпеген болды: бұл жарық шығаратын жұлдыздардың байқалған массасынан екі есе көп болды.

IN келесі жылБолгариядан шыққан физик Фриц Цвики Кальтехте жұмыс істей отырып, Кома Береницес шоқжұлдызындағы галактикалардың бай шоғырын біріктіру үшін қаншалықты гравитациялық «желім» қажет екенін дербес зерттеді. Топтағы галактикалар арасындағы қашықтық үлкен, сондықтан Цвики гравитациялық күш үшін үлкен мән алды. Одан мұндай күшті құруға қажетті заттың мөлшерін есептеуге болатын. Цвики оның көрінетін заттың массасынан жүздеген есе артық екенін көріп таң қалды. Бұл көлемді құрылым камуфляжды тіректерде тұрған сияқты, оның өзі оны тұрақты ұстай алады.

30-жылдары ХХ ғасыр Ғалымдар Хаббл ашқан экспансияны қоспағанда, Ғалам туралы аз білді. Тіпті басқа галактикалардың Құс жолы сияқты «аралдық ғаламдар» ретіндегі идеясы да бастапқы кезеңде болды. Физикалық космологияның сәбилік кезеңін ескере отырып, Оорт пен Цвиккидің ерекше жаңалықтарына ешкімнің дерлік назар аудармағаны таңқаларлық емес. Астрономдар олардың маңыздылығын түсінгенше бірнеше жыл қажет болды.

Біз қараңғы материяға деген қазіргі қызығушылықты жас Вера Купер Рубиннің батылдығымен байланыстырамыз, ол сол кездегі барлық теріс пікірлерге қарамастан (ол кезде әйел астрономдар дөрекі көрінетін) астрономиямен айналысуға шешім қабылдады. Рубин Вашингтонда, Колумбия округінде дүниеге келген және жатын бөлмесінің терезесінен жұлдыздарға қарап өскен. Ол астрономия бойынша кітаптарды, әсіресе құйрықты жұлдызды ашқаны үшін халықаралық танымалдыққа ие болған Мария Митчеллдің өмірбаянын оқығанды ​​ұнататын. Вера Рубиннің арманына жету жолын оңай деп атауға болмайды: сол жылдары астрономиялық қауымдастық есікте «Әйелдерге рұқсат етілмейді» деген жарқын белгісі бар жабық клубқа ұқсайтын.

Рубин кейінірек былай деп есіне алды: «Мен мектепте оқып жүргенімде олар маған ешқашан астроном болып жұмысқа тұрмайтынымды және басқа нәрсемен айналысуым керектігін айтты. Бірақ мен ешкімді тыңдамадым. Егер сіз шынымен бірдеңені қаласаңыз, оны қабылдап, істеу керек және, бәлкім, осы салада бір нәрсені өзгертуге батылдық қажет» 86.

Митчелл бір кездері сабақ берген Вассар колледжінде астрономия бойынша бакалавр дәрежесін және Корнелл университетінде астрономия магистрі дәрежесін алғаннан кейін Рубин қайтып оралды. туған қалаДжорджтаун университетінде астрономия оқуын жалғастыру. Философия ғылымдарының докторы дәрежесін алу үшін жазған диссертациясының ғылыми жетекшісі Георгий Гамов болды. Университет оқытушыларының тізімінде болмаса да, оны галактикалардың эволюциясы қызықтырды және Рубинмен жұмыс істеуге рұқсат алды. Оның басшылығымен ол 1954 жылы өзін қорғады.

Математик Роберт Рубинмен некеде дүниеге келген төрт балаға қамқорлық жасау оған оңай болған жоқ. тұрақты жұмыс, бұл отбасы мен ғылымды біріктіруге мүмкіндік береді. Ақырында, 1965 жылы Вашингтондағы Карнеги институтының Жердегі магнетизм бөлімі оны ғылыми қызметкер ретінде қабылдады. Онда Рубин өзінің әріптесі Кент Фордпен шығармашылық одақ құрады. Оның өз қолымен құрастырған телескопы болды және олар бірге галактикалардың сыртқы аймақтарын белсенді бақылауға кірісті.

Алдымен астрономдар телескоптық телескопты Құс жолының ең жақын спиральды көршісіне, Андромеда шоқжұлдызындағы галактикаға бағыттады. Спектрографты пайдалана отырып, олар галактикалық периферияда орналасқан жұлдыздардың спектрлеріндегі Доплер ығысуы туралы мәліметтерді жинай бастады. Доплерлік ығысу – бақылаушыға қарай (бақылаушыдан алыс) қозғалатын объектінің сәулелену жиілігінің артуы (азаюы). Бұл орын ауыстырудың шамасы дененің салыстырмалы жылдамдығына байланысты. Доплер эффектісі кез келген толқындық процеске, соның ішінде жарық пен дыбысқа тән. Мысалы, біз өрт сиренасының жақындаған сайын жоғарылағанын естігенде және алыстаған сайын дыбыс деңгейі төмендейді, біз осы әсермен күресеміз. Егер жарық туралы айтатын болсақ, онда көзге жақындаған сайын оның сәулеленуі спектрдің күлгін аймағына (күлгін ығысу), ал алыстаған сайын қызылға (қызыл ығысу) ауысады. Галактикалардың қызыл ығысуы Хабблға алыстағы галактикалардың бізден ұшып бара жатқанын дәлелдеді. Электромагниттік спектрлердегі Доплер эффектісі әлі де астрономияның таптырмас құралдарының бірі болып табылады.

Андромеданың сыртқы бөліктеріндегі жұлдыздардың спектрлерін алып, орын ауыстырудың шамасын өлшей отырып, Рубин мен Форд жұлдыздық материяның жылдамдығын есептей алды. Олар галактиканың шетіндегі жұлдыздардың ауырлық центрінің айналасында қаншалықты жылдам қозғалатынын анықтады. Содан кейін Карнеги институтының ғалымдары график құрастырды: орбиталық жылдамдықтар тігінен, ал орталықтан қашықтық көлденеңінен түсірілді. Галактиканың айналу қисығы деп аталатын бұл қатынас Андромеданың ең шеткі бөліктері карусельде қалай айналып тұрғанын анық көрсетті.

Кеплер бірнеше ғасыр бұрын анықтағандай, массасының негізгі бөлігі орталықта шоғырланған астрономиялық объектілерде (мысалы, Күн жүйесі) дене орталықтан неғұрлым алыс болса, оның жылдамдығы соғұрлым төмен болады. Сыртқы планеталар өз орбиталарында ішкі планеталарға қарағанда әлдеқайда баяу қозғалады. Меркурий Күнге жақын жерде шамамен 50 км/с жылдамдықпен жарқылдайды, ал Нептун шамамен 5,5 км/с жылдамдықпен әрең қозғалады. Мұның себебі қарапайым: күннің тартылыс күші радиуспен тез төмендейді, ал күн жүйесінің сыртқы бөліктерінде планеталардың жылдамдығына әсер ететін масса жоқ.

Бұрын Құс жолы сияқты спиральды галактикаларда материя дәл сондай жинақы түрде таралған деп есептелді. Бақылаулар көрсеткендей, жұлдыздар галактикалардың орталық бөлігінде ең тығыз орналасады және сфералық құрылымды құрайды (астрономдар оны «дөңес» деп атайды). Галактикалық дискіні қоршап тұрған спиральды қолдар мен ореол, керісінше, сирек және эфемерлі көрінеді. Бірақ алғашқы әсерлер алдамшы.

Андромеданың айналу қисығын тұрғызу кезінде Рубин мен Форд мынаған сенімді болды: күн жүйесі, ұзақ қашықтықта жылдамдықтар төмендейді. Бірақ оның орнына график түзу сызық болып шықты, бұл ғалымдарды әбден таң қалдырды. Тау беткейінің орнында жазық үстірт болған. Жылдамдық профилінің жалпақ пішіні массаның іс жүзінде байқалатын құрылымнан әлдеқайда ұзағырақ екенін білдірді. Біздің көзімізден жасырылған нәрсе, біздің ойымызша, гравитация өте аз болуы керек аймақтарға айтарлықтай әсер етеді.

Андромедадағы жылдамдықтың бұл әрекетінің ерекшелік немесе ереже екенін түсіну үшін Рубин мен Форд Карнеги институтындағы әріптестері Норберт Тоннард және Дэвид Берштейнмен бірге тағы 60 спиральды галактиканы сынауға шешім қабылдады. Спиральдар галактиканың жалғыз түрі болмаса да – эллиптикалық галактикалар бар, ал тұрақты емес галактикалар бар – астрономдар қарапайымдылығы үшін «құйынды» таңдады. Галактикалардың басқа түрлерінен айырмашылығы, спираль түрінде қолдардағы жұлдыздар бір бағытта айналады. Сондықтан олардың жылдамдықтарын графикке салу оңай, сондықтан талдау оңайырақ.

Команда Аризонадағы Китт Пик пен Чилидегі Серро Тололода бақылаулар жүргізіп, барлық 60 галактика үшін айналу қисықтарын сызды. Бір таңқаларлығы, әрбір графикте Андромеда сияқты тегіс кесінді болды. Бұдан Рубин және оның авторлары спиральды галактикалардағы материяның негізгі бөлігі гравитациялық өрістен басқа ешқандай түрде көрінбейтін ұзартылған көрінбейтін формацияларда жиналады деген қорытындыға келді. Оорт пен Цвикиді қинаған мәселе толығымен көтерілді!

Масканың артында кім тұр? Мүмкін қараңғы материя қарапайым материядан тұрады, бірақ оны көру қиын ба? Мүмкін біздің телескоптар ғарыштағы барлық нысандарды көру үшін тым әлсіз шығар?

Бір кездері қараңғы материяның рөліне аспан денелері ұсынылды, олардың атаулары оларға қатысты тартылыс күшін көрсетеді: мачо объектілері (MASNO, ағылшын тілінен алынған аббревиатура. Жаппай ықшам гало нысандары -«жаппай ықшам ореол объектілері»). Бұл аз жарық шығаратын галактикалар ореолындағы массивтік аспан денелері. Оларға, атап айтқанда, алып планеталар (өлшемі Юпитер және одан үлкенірек), қоңыр ергежейлілер (термоядролық жану сатысы өте қысқа жұлдыздар), қызыл ергежейлілер (әлсіз жарық жұлдыздар), нейтрондық жұлдыздар (апаттық сығылуды бастан өткерген жұлдыздар ядролары) жатады. коллапс) және нуклондық материядан) және қара тесіктерден тұрады. Олардың барлығы затты қамтитын бариондық заттардан тұрады атомдық ядроларжәне оның ең жақын туыстары, мысалы, сутегі газы.

Мачо объектілерін және гравитациялық тартылыстың басқа әлсіз көздерін іздеу үшін астрономдар гравитациялық микролинза деп аталатын ақылды әдісті әзірледі. Гравитациялық линза - призма сияқты жарықты бұрып жіберетін үлкен дене. Эйнштейннің жалпы салыстырмалық теориясына сәйкес, ауыр денелер өз айналасындағы кеңістік-уақытты иіп, өтіп бара жатқан сәуленің траекториясын иілуге ​​әкеледі. 1919 жылы линза эффектісі күн тұтылу кезінде байқалды: дәл осы сәтте Күн дискісіне жақын жұлдыздарды көруге болады, бұл олардың жарығын бұрады.

Жер мен алыс жұлдыздар арасында өтетін мачо нысандары кескінді бұрмалауы керек болғандықтан, микролинзалау оларды «өлшеу» әдісін қамтамасыз етеді. Егер мачо нысаны кенеттен байқалатын жұлдыз бағытында (мысалы, жақын орналасқан галактиканың жұлдыздарының бірі) көру сызығында пайда болса, гравитациялық фокустың әсерінен ол бір сәтте жарқырайды. Ал «мачо адам» өтіп бара жатқанда, жұлдыз сөніп, бұрынғы көрінісін алады. Бұл жарық қисығынан астрономдар объектінің массасын есептей алады.

90-жылдары MASNO жобасы аясында Австралиядағы Стромло тауы обсерваториясының астрономдарының халықаралық тобы 15-ке жуық «күдікті» оқиғаны қамтитын каталог жасады. Ғалымдар галактиканың ореол секциясын секция бойынша сканерлеу және жұлдызды фон ретінде Үлкен Магеллан бұлтын (Құс жолының серігі) пайдалану арқылы ғалымдар тән жарық қисықтарына тап болды. Осы бақылау деректеріне сүйене отырып, астрономдар галактикалық ореолдағы барлық заттардың шамамен 20% -ы Күн массасының 15-тен 90% -ға дейінгі массасы бар мачо нысандарынан тұрады деп есептейді. Бұл нәтижелер Құс жолының шетінде күңгірт және салыстырмалы түрде жарық жұлдыздар мекендейтінін көрсетті, олар әрең жарқыраса да, тартымды күш тудырады. Яғни, Галактиканың шеткі бөлігінде қандай аспан денелері кездесетіні ішінара белгілі болды, бірақ жасырын массаның қалған бөлігін қалай түсіндіруге болатыны әлі түсініксіз болды.

Неліктен мачо нысандары қараңғы материяның құпиясына нақты жауап бере алмайтынына сенудің басқа да себептері бар. Нуклеосинтездің астрофизикалық модельдерінде (түзілу химиялық элементтер), бүгінгі күні кеңістіктегі берілген элементтің санын біле отырып, Үлкен жарылыстан кейінгі алғашқы сәттерде Әлемде қанша протон бар екенін есептеуге болады. Бұл ғаламдағы бариондық заттардың үлесін бағалауға мүмкіндік береді. Өкінішке орай, есептеулер қараңғы материяның бір бөлігі ғана бариондық сипатта, қалғаны басқа формада екенін көрсетеді. Таныс бариондардан тұратын мачо нысандары панацея рөліне сәйкес келмейтіндіктен, ғалымдар басқа үміткерлерге назар аударды.

Мачо нысандарына мұндай қатыгездік атау берілгені кездейсоқ емес: осылайша олар қараңғы материяны түсіндіруге ұсынылған денелердің басқа класына - қол жетпес «WIMPs» (WIMP - ағылшын тілінен алынған сөз. Әлсіз әрекеттесетін массивтік бөлшектер- «әлсіз әрекеттесетін массивтік бөлшектер»). «Мачодан» айырмашылығы, «сұрқақтар» аспан денелері емес, бірақ жаңа түріәлсіз және гравитациялық әсерлесуге ғана қатысатын массивтік бөлшектер. Олар ауыр болғандықтан, WIMP-тер төмен жылдамдыққа ие болуы керек, бұл оларды тамаша гравитациялық желім етеді: олар ғарышта көрінетін галактикалар мен галактика кластерлері сияқты алып құрылымдардың құлап кетуіне жол бермейді.

Нейтринолар ауыр және еңбекқор болса, оларды арзандату мүмкін емес еді. Өйткені, лептондарға лайық болғандықтан, олар күшті процестерден аулақ болады және барлық бейтарап бөлшектер сияқты олар электромагнетизмнен қорықпайды. Алайда нейтринолардың елеусіз массасы мен тынышсыздығы оларды қараудан шығаруға мәжбүр етеді. Нейтриноларды өздерінің ептілігінің арқасында қалалық кеңес сайлауы алдында сайлаушыларды жаулап алуға тырысып, әртүрлі аудандарға үнемі шабуыл жасайтын үстірт саясаткермен салыстыруға болады. Бір жерге қоныстана алмаған жанның төңірегіне халық бірігіп, мықты қолдауға ие болғысы келе ме? Сол сияқты, ұзақ уақыт бойы еш жерде тұрмайтын және ештеңеге аз әсер ететін нейтринолар біріктіруші таяқша рөліне әрең сай келеді.

Нейтрино тәрізді бөлшектер – тым жеңіл және құрылымдар түзу үшін жылдам – ыстық қараңғы материя деп аталады. Ғаламдағы жасырын масса белгілі бір дәрежеде олардан тұруы мүмкін болса да, олар галактикалардың сыртқы аймақтарындағы жұлдыздар өздерінің үй «аралына» неліктен мықтап жабысатынын және галактикалардың неліктен кластерлерге жиналатынын түсіндіре алмайды. Өлшенген қадамдармен сипатталатын ауыр заттар, соның ішінде «мачо» және «бұдырлар» суық қараңғы материя класына жатады. Егер біз оны жеткілікті түрде қырып алсақ, ғарыштық тіректердің неден жасалғанын білетін болар едік.

Бірақ егер нейтрино болмаса, онда адрондық емес шыққан қандай бейтарап бөлшектердің айтарлықтай массасы бар және жұлдыздар мен галактикаларға әсер ететіндей баяу ұша алады? Өкінішке орай, бұл стандартты үлгіде жетіспейді. Нейтринолардан, «махолардан» және «жұмсақтардан» басқа, аксион да қараңғы материя деп мәлімдейді және кейбір теоретиктердің пікірінше, дәлелді себеппен. Бұл массивтік бөлшек кванттық хромодинамикаға (күшті өзара әрекеттесу теориясы) енгізілген, бірақ әлі тәжірибе жүзінде анықталмаған. Қазіргі уақытта Ғаламдағы жасырын массаны іздеу тұйыққа тірелді.

LHC-тен көмек сұраудың уақыты келді. Мүмкін, үдеткіштегі соқтығыстардың фрагменттері суық қараңғы материяның құпиясына жауап береді. Үміткерлер тізімінде бірінші орында ең жеңіл суперсимметриялық серіктестер: нейтралинолар, чаргиностар, глюинолар, фотиналар, скварктар, слептондар және басқалары. Егер олардың массасы (энергетикалық бірліктерде) тераэлектронвольттан онша ерекшеленбесе, оларды калориметрлер мен бақылау жүйелерінде пайда болатын тән ыдыраулар арқылы байқау қиын болмайды.

Бірақ егер қараңғы материя ғаламның жалғыз құпиясы болса, физиктер тілдерін тістеп, саусақтарын айқастырып, тыныш отыратын және LHC немесе басқа құралдың қолайлы нәтиже беруін күтетін. Жұмысқа орналасу туралы хабарландыру жариялап, сұхбатқа білікті маманның келуін сабырмен күту сияқты. Алайда көкжиекте ғалымдарға қиындық тудырып үлгерген қатал жаңғақ пайда болды. Біз қараңғы энергия туралы айтып отырмыз. Олар өздерінен нақты не жасырылғанын білмей ғана емес, қайда іздеу керектігін де білмейді.

Алғаш рет ғылыми қауымдастық 1998 жылы қара энергиямен бетпе-бет келді. Содан кейін астрономдардың екі тобы - Ұлттық зертхананың зерттеу тобы. Лоуренс Беркли Саул Перлмуттердің жетекшілігімен және Стромло тауындағы обсерваторияның бақылаушылары (соның ішінде Адам Рисс, Роберт Киршнер және Брайан Шмидт) Ғаламның кеңеюі туралы таңғажайып жаңалықты жариялады. Ғарыштың бұрын қалай кеңейгенін бақылау үшін зерттеушілер алыс галактикалардағы суперновалар арасындағы қашықтықты өлшеген. Табылған галактикалардың жылдамдықтарына байланысты осы қашықтықтарды бір графикке салу Доплерлік ығысуспектрлік сызықтар арқылы астрономдар жойылу жылдамдығын сипаттайтын Хаббл параметрінің миллиардтаған жылдар ішінде қалай өзгергенін анықтай алды.

Бақылауларда пайдаланылған 1а типті суперновалар деп аталатын жұлдыздардың керемет қасиеті бар: жарылыс кезінде олар шығаратын энергияның қарқындылығында белгілі бір заңдылықтарды байқауға болады. Осы болжамды мінез-құлықтың арқасында аталған топтар байқалған жарықтықты белгілі мәнмен салыстыру арқылы жұлдыздарға дейінгі қашықтықты есептей алды. Басқаша айтқанда, астрономдар бізден миллиардтаған жарық жылы қашықтықта орналасқан, яғни бұрын жарылған жұлдыздарға «жете алатын» рулеткаға ие болды.

Белгілі абсолютті жарықтылығы бар астрономиялық объект стандартты шам деп аталады. Біз түнде көлік жүргізіп, жол бойындағы шамдарға қарасақ, белгілі бір шамға дейінгі қашықтықты оның бізге жарық немесе күңгірт болып көрінуі арқылы бағалай аламыз. Әрине, олардың барлығы бірдей қуат шығарады деп есептейік. Түнгі серуендеу кезінде көзіңізге жарқыраған жарқыл түссе, оның көзі сізге жақын деп шешетін шығарсыз. Әрең көрінетін жарық туралы сіз оны алыс жерде деп ойлайсыз. Қысқасы, біз қашықтықты жиі жарық көзінің айқын жарықтығына қарай бағалаймыз. Сол сияқты, астрономдар қандай да бір объектіні, мысалы, 1а типті супернованы стандартты шам деп шатастырып, үлкен қашықтықты өлшейтін жалғыз құралға ие болды.

SCP жобасын (Supernova Cosmology) жүзеге асырған Перлмутгердің зерттеу тобы физикамен тікелей байланысты. элементар бөлшектер. Бұл бағдарлама зерттеуді ұнататынынан бастайық ғарыштық микротолқынды фон сәулеленуіДжордж Смутқа Нобель сыйлығын әкелген COBE спутнигінде Лоуренс зертханасының дәстүрлерін жалғастыруда. Заттарға мұндай кең көзқарас барлық жерден байланыс іздеп, бір ғылым саласының әдістерін екінші ғылым саласына қолдануға тырысқан Red Lab жетекшісінің рухына толығымен сәйкес келеді. Сонымен қатар, SCP жобасының бастамашыларының бірі Герсон Голдхабер Резерфорд пен Чадвик кезінде Кавендиш зертханасында кеңінен танылды, содан кейін ұзақ жылдар бойы Брукхавен ұлттық зертханасының директоры қызметін атқарды. Космология мен бөлшектер физикасы – ең үлкен және ең кіші туралы ғылымдар ежелден байланысты деп айта аламыз.

SCP бағдарламасы басталған кезде, оның қатысушылары суперноваларды стандартты шам ретінде қабылдау арқылы олар сенімді болады деп үміттенді. баяулауҒалам. Ауырлық күші өзінің табиғаты бойынша бір-бірінен алшақтайтын кез келген массивтік денелер жүйесінің шегініп кетуін кешіктіретін сияқты. Қарапайым тілмен айтқанда, жоғары лақтырылған нәрсе төмен түседі немесе кем дегенде баяулайды. Сондықтан космологтар ғарыштық эволюцияның үш ықтимал жолын алдын ала білді. Ғаламның орташа және критикалық тығыздығы арасындағы қатынасқа байланысты ол не айтарлықтай тез баяулайды, ал кеңею сығымдаумен ауыстырылады, немесе ол өте баяулайды және тоқтау нүктесіне жетпейді, немесе егер екі тығыздықтары тең, ол шекаралық күйде қалады және де шексіз ұзақ уақытқа кеңейеді.

Үш сценарий де кәдімгі Үлкен жарылыстан басталады. Егер Ғалам жеткілікті тығыз болса, ол бірте-бірте баяулайды, ақырында, миллиардтаған жылдардан кейін кеңею сығуға жол береді. Бар нәрсенің бәрі ақырында Үлкен ет тартқышта ұнтақталған. Егер тығыздық критикалық мәннен төмен болса, Ғаламның кеңеюі жалғасады, баяулайды, шексіз - ғарыш күш арқылы қашықтықты еңсереді, таусылған жүгіруші сияқты. Галактикалардың кеңеюі барған сайын баяулағанымен, олардың бір-біріне қарай жүгіруге батылдары ешқашан жетпейді. Бұл балама кейде Үлкен Моан деп аталады. Үшінші мүмкіндік: орташа тығыздық критикалық тығыздыққа тура тең. Бұл жағдайда Ғалам баяулайды және дәл осылай қысқара бастайды, бірақ бұл болмайды. Ол тәжірибелі арқанмен жүруші сияқты тепе-теңдікті оңай сақтайды.

Перлмуттер мен оның қызметкерлері осы үш нұсқаның бірін көреді деп күтті. Дегенмен, суперноваларды бақылау белгілі заңдылықтарға қайшы келді. Жылдамдық пен қашықтық графиктерінен кеңею мүлде бәсеңдемейтіні шығады. Оның үстіне ол тездетеді. Бірдеңе гравитацияның әсерінен тежеу ​​педальын газбен шатастырып жібергендей болды. Бірақ бұл айла-шарғыларда белгілі заттардың ешқайсысынан күдіктенуге болмайды. Чикаго университетінің теоретигі Майкл Тернер ерекше компонентті қара энергия деп атады.

Қараңғы энергия қараңғы материядан кем емес жұмбақ болғанымен, олардың қасиеттерінің ортақ қасиеттері аз. Қараңғы материя кәдімгі материя сияқты тартылыс күшін тудырады, бірақ қараңғы энергия «антигравитацияның» бір түрі ретінде әрекет етеді, бұл денелердің үдеумен ұшып кетуіне әкеледі. Егер қараңғы материя кеште болса, ол қонақтарды бір-бірімен таныстырып, оларды жалпы көңіл көтеруге тартады. Қараңғы энергия, керісінше, көшедегі тәртіпсіздіктерді басып, арнайы жасақта жұмыс істеуді ұнатады. Шындығында, егер ғарыш қараңғы энергиямен тым бай хош иістендірілген болса, Әлем Үлкен жыртумен аяқталатын тағдырлы жолды таңдар еді - ол жай ғана соққыға жығылған болар еді.

Қараңғы энергияға байланысты физиктер оған қайта оралу туралы айтады жалпы теориясалыстырмалылық, Эйнштейн бір кездері тастап кеткен космологиялық тұрақты. Антигравитацияны сипаттайтын термин (лямбда термині) мәселені аз күш-жігермен шешсе де, оны физикалық тұрғыдан негіздеу жақсы болар еді. Физиктер, егер бұл үшін кейбір іргелі алғышарттар болмаса, когерентті теорияларға жаңа терминдер қосуға өте құлықсыз. Басқаша айтқанда, космологиялық тұрақты өріс теориясында өз орнын табуы керек еді. Дегенмен қазіргі заманғы теорияларөрістер вакуумдық энергияның елестету мүмкін емес мөлшерін қамтамасыз етеді. Одан шынайы мәнді алу үшін оны нөлге дейін азайту керек (яғни, дәл емес). Табылған және эксперименталды түрде өлшенген ғарыштық жеделдету ғалымдар үшін күрделі басқатырғыштар тудырды.

Оның үстіне қараңғы энергия уақыт пен кеңістікте тұрақты болып қалса, оның әсері ешқашан төмендемейді. Гравитация уақыт өте келе қараңғы энергияға жол берген сайын, Ғалам оған жақындай түседі Үлкен алшақтық. Мұндай қайғылы жағдайды қабылдамас бұрын, теоретиктердің көпшілігі ойланып, жақсырақ нәрсені ойлап табуды жөн көреді.

Принстондық теоретик Пол Стайнхардт, сондай-ақ Роберт Колдуэлл мен Рахул Дэйв қараңғы энергияны модельдеудің өзіндік әдісін ұсынды. Олар материяның квинтессенция деп аталатын жаңа түрін енгізді. Квинтессенция — денелерді біріктірудің орнына (тартылыс көзі ретінде қызмет ететін қарапайым материя сияқты) оларды бір-бірінен итермелейтін (Філістір ғибадатханасының бағандарының құдіретті Самсоны сияқты) гипотетикалық субстанция. Бұл субстанцияның термині антикалық философиядан алынған, онда квинтэсенция («бесінші мән») Эмпедоклдың төрт элементінің қатарын жалғастырды. Космологиялық константа мен квинтэсенцияның айырмашылығы мынада: біріншісі нүктеге дейін тамырлас болса, екіншісі иілгіш пластилин сияқты - ол әр жерде және дәуірден дәуірге өзгеруі мүмкін.

WMAP спутнигінен ғарыштық микротолқынды фондық сәулеленуді бақылау ғарыштың қараңғы энергияның, қараңғы материяның және көрінетін заттардың қоспасымен толтырылғанын көрсетеді (осы ретпен). Бірақ зондтағы суреттер қос қара коктейльді жасау үшін қандай ингредиенттер қолданылатыны туралы әлі үнсіз.

Физиктер LHC қараңғы энергия мен қараңғы материяның табиғатына қатысты құпия пердені жоюға көмектеседі деп үміттенеді. Егер, мысалы, ең үлкен коллайдерде квинтэссенс табылса, бұл космологиядағы революцияны білдіреді және біздің материя, энергия және Әлем туралы түсінігімізді түбегейлі өзгертеді. Өзіңіз бағалаңыз, осы жаңалықтың арқасында біз бәрін болашақта не күтіп тұрғанын білетін болар едік.

Гипотезалар ламбда терминін қосумен және әдеттен тыс субстанцияны енгізумен шектелмейді. Кейбір теоретиктердің пікірінше, тартылыс теориясының өзін қайта қарастыратын уақыт келді. Мүмкін гравитациялық күштер әртүрлі масштабта әр түрлі көрінеді: планеталық жүйелерде олар бір жолмен әрекет етеді, бірақ галактикалық кеңістікте олар басқаша әрекет етеді? Біздің ойымызша дұрыс болып көрінетін Эйнштейннің жалпы салыстырмалылық теориясы ең үлкен қашықтықтағы басқа теориямен алмастырылуы мүмкін бе? Бірде Рубин айтқандай: «Гравитацияның не екенін білмейінше, біз қараңғы материяның не екенін білмейміз»87.

Гравитацияның инновациялық теориялары оның әрекет ету механизмі мен ауқымында түбегейлі өзгерістерді ұсынады. Оның кейбір қасиеттері, бұл теорияларды ұстанушылар, егер ауырлық күші материя мен энергияның басқа түрлеріне қол жеткізуге тыйым салынған жасырын қосымша өлшемдерге енеді деп есептесек, табиғи түсініктеме алады. Сонда Әлемнің қараңғы секторы жоғары сфералардың көлеңкесі болуы мүмкін.

Бір қызығы, бұл түрдегі жеке экзотикалық теориялар, олар қаншалықты оғаш көрінсе де, LHC-де сынақтан өтуі мүмкін. Жоғары энергиялық түрлендірулердің ыстық пеші бұрын-соңды болмаған бөлшектерді өмірге әкеліп қана қоймай, сонымен қатар жаңа өлшемдерді аша алады. Табиғаттың қандай ұзақ жылдар бойы сақталып келе жатқан құпияларын LHC-тің бұрын-соңды болмаған құдіреті олардың перделерін алып тастайтынын кім білсін...

Қараңғы материяға келетін болсақ, сіз бұл туралы кездейсоқ айтқан сөздеріңізден ол туралы ештеңе білмейтініңіз анық болады. Осы уақытта оның болуы тікелей астрономиялық бақылаулар арқылы анықталды. «Қара материя туралы әңгімені» оқыңыз, мүмкін, содан кейін сіз бұл тақырыпқа көбірек құрметпен қарайтын шығарсыз.

Вадим Бережной 14.07.2016 07:51 Бұзушылық туралы хабарлау

Физиктер қараңғы материя туралы бірауыздан емес. Бұл гипотезалардың бірі, ең алдымен қате және алыс. Интернетте физика (және басқа ғылымдар) бойынша даулы және шешілмеген мәселелердің тізімі бар және бұл тізім әсерлі.

Богохулов 14.07.2016 08:38 Бұзушылық туралы хабарлау

Қараңғы зат дегеніміз не? Бұл суперсимметриямен байланысты ма? Қараңғы материя құбылысы материяның қандай да бір түрімен байланысты ма, әлде бұл шын мәнінде гравитацияның кеңеюі ме?
Бұл күрделі физика дейді.

Богохулов 14.07.2016 10:17 Бұзушылық туралы хабарлау

Қараңғы материя туралы тағы да түсіндірейін. Барлық материалдық денелер(планеталар, жұлдыздар, шаң мен газдардың жинақталуы) тартылыс күшінің әсеріне ұшырайды. Бүкіләлемдік тартылыс заңы математикалық түрде F=g*M*m/r*r формуласымен өрнектеледі, мұндағы * – арифметикалық көбейту таңбасы, қиғаш сызық / бөлу белгісі, M және m – жұлдыздың массалары және оның планетасы, F – тартылыс күші, g – тартылыс күшінің тұрақтысы. Сонымен, Күн жүйесінде барлық денелер гравитациялық формула бойынша қатаң түрде қозғалады және Кеплер заңдары жоғары дәлдікпен сақталады, ал Күн жүйесінде қараңғы материя жоқ. Бірақ Галактиканың үлкен көлемдерінде оның центрінің айналасындағы орбитадағы жұлдыздардың қозғалысын зерттегенде, олардың қозғалыс жылдамдығы ештеңе шығармайтын қандай да бір көрінбейтін заттың орасан зор массасының болуына байланысты екені белгілі болды. Басқа әсер бар - гравитациялық линза, жарық сәулесі одан ауытқыған кезде түзу сызықты қозғалыссондай-ақ материяның үлкен массасы. Бұл қараңғы материя және оның болуы оның құрылымы мен құрамы, т.б. ол неден тұрады? қазіргі ғылымбелгісіз. Сіз бұл мәселе бойынша ештеңе оқымаған сияқтысыз. Мысалы, сілтемедегі «Элементтер» веб-сайтына қараңыз Қысқасы, қараңғы материя туралы көптеген материалдар бар.

Вадим Бережной 14.07.2016 13:12 Бұзушылық туралы хабарлау

Мұның бәрі маған таныс, қараңғы материяның сыны да таныс, мен оны сізге ұсындым. Айтпақшы, гравитацияның табиғаты, қараңғы материяның мәні сияқты, әлі де белгісіз, ғалымдар әлі күнге дейін бастарын шайқауда, бірақ бәрі сізге түсінікті.

Богохулов 14.07.2016 13:44 Бұзушылық туралы хабарлау

Маған фактілер түсінікті, соның негізінде белгілі бір материалдық объектінің болуы туралы қорытынды жасалды, оның табиғаты адамдарға белгісіз. Маған сен мені дұрыс түсінбеген сияқтысың. Менің мұнда жазып жатқаным сізге толық түсінікті емес. Бірақ мен ренжіген жоқпын. Адамдар әдетте бір-бірін әртүрлі жолмен түсінбейді. Бүгін Ниццада жан түршігерлік теракт болды... Неге? Кім айтады?

Вадим Бережной 15.07.2016 09:09 Бұзушылық туралы хабарлау

Шынында да, кейбір физиктер материалдық, бірақ бақыланбайтын нәрсе бар деген қорытындыға келген және оны қараңғы материя деп атайтын фактілер бар. Басқалары: «Қараңғы материя құбылысы материяның қандай да бір түріне қатысты ма, әлде бұл шын мәнінде тартылыс күшінің кеңеюі ме?» Яғни, гравитацияның өзі толық зерттелмеген, оған қандай да бір кеңею жатады.

Богохулов 16.07.2016 00:34 Бұзушылық туралы хабарлау

Гравитацияның кеңеюі - босқа. Сіз, шамасы, гуманистсіз, физика, химия, астрономия сияқты ғылымдар, физикалық эксперименттер техникасы сізге беймәлім, сондықтан сіз мүлдем адекватты емес адамның артынан ештеңені қайталамайсыз. мағыналы сөздер«ауырлық күшінің кеңеюі»...

Вадим Бережной 17.07.2016 22:39 Бұзушылық туралы хабарлау

Менің электротехника мамандығы бойынша жоғары білімім бар. Мен сізге гравитацияның табиғаты ғылымға түсініксіз екенін, физика және басқа ғылымдардағы даулы және шешілмеген мәселелердің әсерлі тізімі бар екенін айттым (ол Интернетте бар). Онда олар гравитацияның кеңеюі туралы айтады.

Богохулов 17.07.2016 22:55 Бұзушылық туралы хабарлау

Ғылымда қай кезде де даулы мәселелер болады. «Электрон атом сияқты сарқылмайтын». Соған қарамастан, физикалық шындықтар теория мен эксперименттегі жетістіктермен айқынырақ және айқын бола түседі. Электрондық спин сияқты тұжырымдама «ауырлық күшінің кеңеюінен» әлдеқайда қызықты. Оның кеңеюі туралы әшкерелеген адам бүкіләлемдік тартылыс заңын шынымен түсінбейді. Менің ойымша, Үлкен жарылыс - бұл «ауырлық күшінің кеңеюі» сияқты фантастика.

Вадим Бережной 18.07.2016 05:15 Бұзушылық туралы хабарлау

Вадим, интернетте А.Л.Алюшиннің мақаласы бар:
САЛМАҚТЫ ДЕНЕЛЕР ОРТАСЫНЫҢ КЕҢЕЙУІНІҢ НӘТИЖЕСІ РЕТІНДЕГІ Гравитация.

Богохулов 18.07.2016 10:31 Бұзушылық туралы хабарлау

Мен түсіндіре алмаймын.
Әрине, кеңейіп жатқан тартылыс күші емес, кеңейіп жатқан Ғаламның өзі.
Қазірдің өзінде (жақында) ашылды гравитациялық толқындар(және олардың бар екендігі қазірдің өзінде қайта расталды және олар туралы Википедияда және басқа жерлерде оңай оқи аласыз).
Қараңғы материяға келетін болсақ, ол қарапайым көрінетін материяның галактикаларына тартылады, сондықтан ең алдымен олардың жанында және ішінде шоғырланады.
Көрінетін материяның галактикалары шашыраңқы және олармен байланысты қараңғы материяның негізгі бөлігі бірдей шашырау болып табылады.Менің (мәліметтері мен сілтемелері есімде жоқ) білімім мен ғылыми түйсігім барлық қараңғы материя ретінде тұтас шашылып жатыр.
Үлкен жарылыстың басқа да сенімді дәлелдері бар.

Геннадий Пилный 18.07.2016 17:57 Бұзушылық туралы хабарлау

Құрметпен және алғыспен,

Геннадий Пильный 18.07.2016 18:24 Бұзушылық туралы хабарлау

Алюшиннің мына мақаласын оқыдым. Оның гипотезасы сынға төтеп бере алмайды. Жалпы, ол қарапайым физикалық тұлғаларды нашар түсінеді. Мысалы, ол (дәйексөз келтіремін): «Белсенді ізденістерге қарамастан, гравитациялық өрістің бар іздерінің жоқтығы...» деп жазады, бұл оның өріс ретіндегі материяның мұндай формасының мәнін түсінбейтіндігін көрсетеді. . Бала кезімізден біз өрістің әрбір нүктесінде белгілі бір күш, атап айтқанда ауырлық күші әрекет ететін кеңістік аймағы екенін білеміз, яғни. массасы бар бір дене мен массасы бар басқа дене арасындағы тартылыс күші. Мұны 1687 жылы ұлы ағылшын данышпаны Исаак Ньютон математикалық түрде көрсетті. Алушин жоғарыда келтірілген дәйексөзге қарағанда, мұны білмейді, түсінбейді. Ол сондай-ақ ауырлық күші өзара әрекеттесетін массалар арасындағы қашықтықтың квадратына пропорционалды түрде шексіз аз мәнге дейін төмендейтінін түсінбейді. Алушин былай деп жазады: «Кез келген дененің тартылыс күші шексіз алыс қашықтықтарға таралады, ал кез келген материалдық заттар бұл күш үшін абсолютті түрде өтеді». Бұл ақымақтық! Сондықтан біз бұл гипотезадан бас тартуымыз керек және оның барлық ауызша болжамдарын ескермеуіміз керек.

Вадим Бережной 18.07.2016 20:28 Бұзушылық туралы хабарлау

Алюшин мінсіз емес, бірақ оның қандай да бір рациясы бар. Бірақ мен математиктер мен физиктер Эйнштейнді және басқаларды қабылдамаймын. Nikon Tesla жоғары математикасыз басқарды, бірақ бәрібір нәтиже алды.
Интернетте В.А.Ацюковский де бар: «Жердің тартылыс күші мен кеңеюінің эфирлік-динамикалық гипотезасы».

Богохулов 19.07.2016 00:03 Бұзушылық туралы хабарлау

Менде Ацюковскийдің барлығы дискіге жазылған. Никола Тесла - тамаша экспериментатор. Ол электр тогының физикалық табиғатын ерекше терең түсінеді. Бүкіл заманауи техникалық өркениет Никола Тесланың еңбектері мен өнертабыстарының арқасында революциялық серпін алды. Эйнштейн - теориялық физик, ал теоретиктер есептерді шешуде мың есе жақсы. дифференциалдық теңдеулерСтуденттік жылдарында өспеген қарапайым адамдарға қарағанда. Бізде ақылды мұғалімдер өте аз. Жігіттің санасы толтыратын ыдыс емес, жағатын шырақ. Бірақ данышпандарды тудыратын мұндай алаугерлер аз. Бұл миллиардерлердің парадоксы: олар басқа адамдардың ғылыми ақыл-ойын тез жаулап алады, бірақ өздерін дамытқысы келмейді. Егер сіз оны сатып алсаңыз, не үшін?

Вадим Бережной 19.07.2016 06:24 Бұзушылық туралы хабарлау

Құрметті Вадим!
Менің білуімше, қараңғы материядан жасалған гравитациялық линзалар галактикалармен және қалыпты, көрінетін материямен гравитациялық байланыста (өзара тартылғандықтан).
Яғни, шын мәнінде, шашыраңқы көрінетін галактикалар ғана емес - және (ең алдымен) қараңғы материя олармен өзара байланысты.
Яғни, Үлкен жарылыстан кейін бүкіл Әлем кеңейеді.
Ғалымдар ашқан гравитациялық толқындар біздің Ғаламның кеңістік-уақыт құрылымының толқындары болып табылады.
Яғни, ауыр физикалық массалардан алыс материалдық объектілержәне уақыт ағып, кете алады және оның құрылымы алаңдатуы мүмкін.
Біздің Ғаламның уақыты Әлеммен бірге пайда болды және оған ғана тән, оның ішінде қамтылған.
Әртүрлі бөліктерде Әлемнің локустары (тіпті әртүрлі жылдамдықпен және үдеумен қозғалатын объектілерде және әртүрлі күштігравитациялық өрістер) уақыт бірдей ағып кетпейді, яғни STR және GTR жасаушы А.Эйнштейн осының барлығының математикалық тұжырымдарында жалпы дұрыс.
Басқа ғаламдарда, параллель дүниелерөз уақыттарың.

Алина Черникова 19.07.2016 17:41 Бұзушылық туралы хабарлау

Дұрыс айтасың, Алина!
Біздің бүкіл Әлем бір және қараңғы материя қарапайым материямен бірге ұшып кетеді.
Әрине, қараңғы материя Әлемде өте біркелкі таралмаған және гравитациялық түрде көрінетін материямен әрекеттеседі.
Бірақ қараңғы энергия әлдеқайда біркелкі таралады және оның жұмбақ антигравитация қасиеттерінің арқасында біздің Ғалам жеделдетілген жылдамдықпен кеңейеді.

Алена Коргамбаева 19.07.2016 18:41 Бұзушылық туралы хабарлау

Құрметті мырзалар, пікірлеріңіз үшін және көтерілген тақырыпқа қызығушылық танытқандарыңыз үшін рахмет. Мен бұл мәселелердің маманы емеспін, бірақ мен танымал әдебиеттерді оқудан түсінгенімді жеткізуге тырыстым. Күрделі математикалық дайындықсыз, олармен танысқаннан кейін фактілермен жұмыс істемей танылды ғылыми журналдарБізге тақырыпты толығымен тереңдетуге рұқсат етілмейді.

Вадим Бережной 20.07.2016 06:27 Бұзушылық туралы хабарлау

Рахмет, Вадим!
Көптеген авторларға және өзіне бейтаныс сұхбаттасушыларға дөрекілік көрсетуді ұнататын, сенушілер мен Құдайдың бар екенін жай ғана мойындайтын адамдардың рухына көбірек түкіріп қоюды ұнататын менің жаугершілікке қарсы, құдайға қарсы күресетін клон-троллыма, мен оған былай деп жауап береді:
Мүмкін сіз дұрыс бағытта жүрсеңіз, оны түсінетін шығарсыз.
Бірақ әзірге сіздің әуесқойлықпен жалғандыққа, түрлі алюшиндердің қулығына қарай ілгерілеуіңіз байқалды.
Алушин (құрметті Вадимнің сөзін келтіреді) былай деп жазады: «Белсенді ізденістерге қарамастан, гравитациялық өрістің бар іздерінің жоқтығы...», бұл оның өріс ретіндегі материяның мұндай формасының мәнін түсінбейтінін көрсетеді.

Менің кішіпейіл шынайы пікірім:
Ал гравитациялық өріс бар және оның іздері іс жүзінде объективті түрде анықталды, кем дегенде бірдей гравитациялық толқындар.
Ал гравитациялық толқындар және гравитациялық өрістің басқа да айқын белгілері.
Менің ойымша, Алушин қателеседі, бұл жағынан ғана емес, Вадим мен ханымдар да дұрыс.
Рахмет, қымбатты Вадим, Алина, Алена және Татьяна! :)

Кодты жабуНәтижені көрсетуНәтижені жасыру

Қараңғы материяның жұмбақтары
(Қараңғы заттың құпиясы)

бастап жалға алуда: 01.01.2012

Қараңғы материяның жұмбақтары
(Қараңғы заттың құпиясы)

бастап жалға алуда: 01.01.2012

Мектепте бәрімізге ғалам атомдардан тұрады деп үйретті. Шындығында, атомдар ғаламдағы материяның тек 5% құрайды, қалғаны біз үшін әлі жұмбақ. Ғарышта тағы бір нәрсе бар, біз енді ғана аша бастаған басқа шындық. Біз бұл атомдар емес екенін білеміз, бірақ олардың не екенін білмейміз. Неліктен астрофизиктер бұл жұмбақ көрінбейтін заттың бар екеніне сенімді? Өйткені қараңғы материя болмаса, галактикалар айналмас еді - галактикалардың жұлдыздарының бүгінгі айналу жылдамдығымен айналуы үшін тартылыс күштері жеткіліксіз болар еді. Галактикалардың мінез-құлқы мен қозғалысында кейбір ауытқулар бар; оларды түсіну үшін ғалымдар галактикалардың қозғалысына қатысатын көрінбейтін материяның бар екенін болжайды.