Almanak “Günden Güne”: Bilim. Kültür

Sanırım burada, henüz yüksek lisans öğrencisi olduklarından beri karanlık madde parçacıklarını arayan bütün bir nesil insanın duygularını ifade ediyorum. Eğer LHC kötü haber getirirse hiçbirimizin bu bilim alanında kalması pek olası değil.

LHC'nin cevaplayabileceği acil sorulardan biri teorik spekülasyonlardan uzaktır ve bizimle doğrudan ilgilidir. On yıllardır astronomi zor bir gizemi çözmeye çalışıyor. Uzaydaki tüm kütleyi ve enerjiyi hesaplarsak, maddedeki aslan payının gözümüzden gizlendiği ortaya çıkar. Modern hesaplamalara göre ışık saçan madde yalnızca 4% Evrendeki toplam madde miktarı. Bu acınası pay, hidrojen gazından Dünya gibi gezegenlerin demir çekirdeklerine kadar atomlardan oluşan her şeyi içeriyor. Yaklaşık %22'si, elektromanyetik dalgalar yaymayan ve kendisini yalnızca yerçekimi alanı aracılığıyla hissettiren bir madde bileşeni olan karanlık maddedir. Son olarak, mevcut veriler %74'ünün, Evren'in giderek artan bir hızla genişlemesine neden olan, doğası bilinmeyen bir madde olan karanlık enerji biçiminde olduğunu ileri sürüyor. Tek kelimeyle Evren, birleştirilmemiş bir mozaiktir. Belki TANK eksik parçaları bulmaya yardımcı olur?

Gizli maddeye ilişkin hipotezler, bu sorunun genel bilim camiası tarafından fark edilmesinden çok önce ifade edilmeye başlandı. Evren'i görünür madde dışında bir şeyin kontrol altında tuttuğuna dair ilk şüpheler 1932'de ortaya çıktı. Hollandalı gökbilimci Jan Oort, galaksilerin dış bölgelerindeki yıldızların, sanki gözlemlenenin sahip olduğundan çok daha büyük bir yerçekimine maruz kalıyormuş gibi hareket ettiklerini hesapladı. konu. Samanyolu aslında atların bulunduğu dev bir atlıkarınca gibidir. Yıldızlar galaktik merkezin etrafında döner, bazıları galaktik diske biraz daha yakın, bazıları ise biraz daha uzaktadır. Oort onların hızlarını ölçtü ve yıldızları galaktik düzleme yakın tutacak ve Galaksinin parçalanmasını önleyecek şekilde Samanyolu'nun çekim kuvvetinin ne olması gerektiğini buldu. Bu kuvveti bilen Oort, yıldız sistemimizin toplam kütlesini tahmin etti (bu değer bugün Oort sınırı olarak biliniyor). Sonuç beklenmedikti: ışık yayan yıldızların gözlemlenen kütlesinin iki katıydı.

İÇİNDE gelecek yıl Caltech'te çalışan Bulgar doğumlu fizikçi Fritz Zwicky, Berenices'in Saçı takımyıldızındaki zengin gökada kümesini bir arada tutmak için ne kadar yerçekimsel "yapıştırıcıya" ihtiyaç duyulduğunu bağımsız olarak araştırdı. Gruptaki galaksiler arasındaki mesafeler büyüktür, Zwicky'nin çekim kuvveti için büyük bir değer elde etmesinin nedeni budur. Buradan böyle bir kuvvet yaratmak için gereken madde miktarını hesaplamak mümkündü. Zwicky bunun görünür madde kütlesinden yüzlerce kat daha büyük olduğunu görünce hayrete düştü. Görünüşe göre bu hacimli yapı, onu sabit tutabilecek tek şey olan kamufle edilmiş destekler üzerinde duruyordu.

30'lu yıllarda XX yüzyıl Bilim adamları, Hubble'ın keşfettiği genişleme dışında Evren hakkında çok az şey biliyorlardı. Diğer galaksilerin Samanyolu gibi “ada evrenleri” olduğu fikri bile henüz emekleme aşamasındaydı. Fiziksel kozmolojinin başlangıç ​​aşamasındayken neredeyse hiç kimsenin Oort ve Zwicky'nin olağanüstü keşiflerine dikkat etmemesi şaşırtıcı değil. Gökbilimcilerin bunların önemini anlamaları yıllar aldı.

Karanlık maddeye olan mevcut ilgiyi, o zamanın tüm önyargılarının aksine (o zamanlar kadın gökbilimcilere şüpheyle bakılıyordu) astronomi ile ilgilenmeye karar veren genç Vera Cooper Rubin'in cesaretine borçluyuz. Rubin, Washington D.C.'de doğdu ve yatak odasının penceresinden yıldızlara bakarak büyüdü. Astronomi üzerine kitaplar okumayı seviyordu, özellikle de kuyruklu yıldız keşfiyle uluslararası tanınırlık kazanan Maria Mitchell'in biyografisini. Vera Rubin'in rüyasına giden yolu kolay denemezdi: O yıllarda astronomi topluluğu, kapısında "Kadınlara izin verilmez" yazan parlak bir tabela bulunan kapalı bir kulübe benziyordu.

Rubin daha sonra şunu hatırladı: “Okuldayken bana hiçbir zaman astronom olarak iş bulamayacağımı ve başka bir şey yapmam gerektiğini söylediler. Ama kimseyi dinlemedim. Bir şeyi gerçekten istiyorsanız onu alıp yapmalısınız ve muhtemelen bu alanda bir şeyi değiştirme cesaretine sahip olmalısınız” 86.

Rubin, Mitchell'in bir zamanlar öğretmenlik yaptığı Vassar Koleji'nden astronomi alanında lisans derecesi ve Cornell Üniversitesi'nden astronomi alanında yüksek lisans derecesi aldıktan sonra, Amerika'ya geri döndü. memleket Georgetown Üniversitesi'nde astronomi okumaya devam etmek. Felsefe Doktoru derecesi için hazırladığı tezin bilimsel danışmanı Georgy Gamow'du. Üniversite hocaları arasında yer almasa da galaksilerin evrimi konusuyla da ilgileniyordu ve Rubin'le çalışmasına izin verildi. Onun liderliğinde 1954'te kendini savundu.

Matematikçi Robert Rubin'le olan evliliğinden doğan dört çocuğuna bakmak onun için kolay olmadı. kalıcı iş Bu da aile ile bilimin birleştirilmesine olanak tanıyacak. Sonunda, 1965'te Washington'daki Carnegie Enstitüsü'nün Karasal Manyetizma Bölümü onu araştırma görevlisi olarak dahil etti. Orada Rubin, meslektaşı Kent Ford ile yaratıcı bir ittifaka girdi. Kendi elleriyle bir teleskop yaptırdı ve birlikte galaksilerin dış bölgelerini aktif olarak gözlemlemeye başladılar.

Gökbilimciler ilk olarak teleskopik teleskopu Samanyolu'nun en yakın sarmal komşusuna, Andromeda takımyıldızındaki bir galaksiye doğrulttular. Bir spektrograf kullanarak galaktik çevrede bulunan yıldızların spektrumundaki Doppler kayması hakkında veri toplamaya başladılar. Doppler kayması, gözlemciye doğru (gözlemciden uzağa doğru) hareket eden bir nesnenin radyasyon frekansındaki bir artıştır (azalır). Bu yer değiştirmenin büyüklüğü cismin bağıl hızına bağlıdır. Doppler etkisi, ışık ve ses de dahil olmak üzere herhangi bir dalga sürecinin karakteristiğidir. Örneğin, bir yangın sireninin yaklaştıkça tiz, uzaklaşırken alçak ses çıkardığını duyduğumuzda bu etkiyle karşı karşıyayız demektir. Işıktan bahsedersek, kaynak yaklaştıkça radyasyonu spektrumun mor bölgesine kayar (mor kayma), uzaklaştıkça kırmızıya kayar (kırmızıya kayma). Galaksilerin kırmızıya kayması, Hubble'a uzak galaksilerin bizden uzaklaştığına dair kanıt sağladı. Elektromanyetik spektrumlardaki Doppler etkisi hala astronominin vazgeçilmez araçlarından biridir.

Rubin ve Ford, Andromeda'nın dış kısımlarındaki yıldızların spektrumlarını alarak ve yer değiştirmenin büyüklüğünü ölçerek yıldız maddesinin hızını hesaplayabildiler. Galaktik eteklerdeki yıldızların ağırlık merkezleri etrafında ne kadar hızlı hareket ettiğini belirlediler. Daha sonra Carnegie Enstitüsü'nden bilim insanları bir grafik oluşturdular: Yörünge hızları dikey olarak, merkeze olan mesafe ise yatay olarak çizildi. Galaksinin dönüş eğrisi adı verilen bu ilişki, Andromeda'nın en dış kısımlarının atlıkarınca üzerinde nasıl döndüğünü açıkça gösteriyordu.

Kepler'in birkaç yüzyıl önce tespit ettiği gibi, kütlenin büyük kısmının merkezde yoğunlaştığı astronomik nesnelerde (örneğin Güneş Sistemi), cisim merkezden ne kadar uzaktaysa hızı da o kadar düşük olur. Dış gezegenler yörüngelerinde iç gezegenlere göre çok daha yavaş hareket ederler. Merkür Güneş'in yakınında yaklaşık 50 km/s hızla parlarken, Neptün ancak yaklaşık 5,5 km/s hızla sürünür. Nedeni basit: Güneşin yerçekimi yarıçapla birlikte hızla azalıyor ve güneş sisteminin dış kısımlarında gezegenlerin hızlarını etkileyebilecek bir kütle yok.

Daha önce Samanyolu gibi sarmal galaksilerde de maddenin aynı yoğunlukta dağıldığı düşünülüyordu. Gözlemler, yıldızların galaksilerin en yoğun şekilde orta kısmında yaşadığını ve küresel bir yapı oluşturduğunu (gökbilimciler buna "şişkinlik" adını veriyor) gösteriyor. Aksine, galaktik diski saran sarmal kollar ve hale, seyrek ve geçici görünüyor. Ancak ilk izlenimler aldatıcıdır.

Andromeda'nın dönüş eğrisini oluştururken Rubin ve Ford, şuna kesinlikle inanıyorlardı: Güneş Sistemi, uzun mesafelerde hızlar düşecektir. Ancak bunun yerine grafiğin düz bir çizgi üzerinde çıkması bilim adamlarını oldukça şaşırttı. Dağın yamacının yerinde düz bir plato vardı. Hız profilinin düz şekli, kütlenin aslında gözlemlenen yapının çok ötesine uzandığı anlamına geliyordu. Gözlerimizden gizlenen bir şeyin, fikirlerimize göre yerçekiminin yok denecek kadar küçük olması gereken alanlar üzerinde somut bir etkisi vardır.

Andromeda'daki bu hız davranışının istisna mı yoksa kural mı olduğunu anlamak için Rubin ve Ford, Carnegie Enstitüsü'nden meslektaşları Norbert Tonnard ve David Burstein ile birlikte 60 sarmal gökadayı daha test etmeye karar verdiler. Her ne kadar spiraller tek galaksi türü olmasa da - eliptik galaksiler ve düzensiz galaksiler var - gökbilimciler basitliği nedeniyle "girdap" ı seçtiler. Diğer gökada türlerinden farklı olarak, sarmallarda kollardaki yıldızların tümü aynı yönde döner. Bu nedenle hızlarının bir grafik üzerinde çizilmesi ve dolayısıyla analiz edilmesi daha kolaydır.

Ekip Arizona'daki Kitt Peak'te ve Şili'deki Cerro Tololo'da gözlemler yaptı ve 60 galaksinin tamamı için dönüş eğrileri çizdi. Şaşırtıcı bir şekilde, her grafiğin Andromeda'nınki kadar düz bir bölümü vardı. Rubin ve ortak yazarları bundan yola çıkarak, sarmal gökadalardaki maddenin büyük kısmının, kütleçekim alanı dışında hiçbir şekilde kendilerini göstermeyen, geniş görünmez oluşumlarda toplandığı sonucuna vardı. Oort ve Zwicky'ye eziyet eden sorun tüm gücüyle ortaya çıktı!

Maskenin arkasında kim var? Belki karanlık madde sıradan maddeden oluşuyor ama görülmesi zor mu? Belki de teleskoplarımız uzaydaki tüm nesneleri göremeyecek kadar zayıftır?

Bir zamanlar karanlık madde rolü için gök cisimleri önerildi ve bu cisimlerin adları kendilerine atfedilen yerçekimi gücünü yansıtıyordu: maço nesneler (MASNO, İngilizce'den gelen bir kısaltma). Devasa Kompakt Halo Nesneleri -"devasa kompakt hale nesneleri"). Bunlar galaksilerin halesinde bulunan ve çok az ışık yayan devasa gök cisimleridir. Bunlar arasında özellikle dev gezegenler (Jüpiter büyüklüğünde ve daha büyük), kahverengi cüceler (çok kısa bir termonükleer yanma aşamasına sahip yıldızlar), kırmızı cüceler (hafif parlak yıldızlar), nötron yıldızları (yıkıcı sıkıştırmaya maruz kalan yıldız çekirdekleri) bulunur. çöküşü) ve nükleonik maddeden oluşan) ve kara deliklerden oluşur. Hepsi, maddeyi içeren baryonik maddeden oluşur. atom çekirdeği ve hidrojen gazı gibi en yakın akrabaları.

Maço nesneleri ve diğer zayıf yerçekimsel çekim kaynaklarını bulmak için gökbilimciler, yerçekimsel mikromercekleme adı verilen akıllı bir teknik geliştirdiler. Yerçekimi merceği, prizma gibi ışığı saptıran devasa bir cisimdir. Einstein'ın genel görelilik teorisine göre, ağır cisimler uzay-zamanı kendi etraflarında bükerek geçen ışının yörüngesinin bükülmesine neden olur. 1919'da güneş tutulması sırasında mercek etkisi gözlemlendi: şu anda Güneş diskinin yakınında, ışıklarını saptıran yıldızları görmek mümkün.

Dünya ile uzak yıldızların arasından geçen maço nesnelerin görüntüyü bozması gerektiğinden, mikro mercekleme onları "ağırlamanın" bir yolunu sağlar. Gözlemlenen yıldızın (örneğin yakındaki bir galaksinin yıldızlarından birinin) yönünde maço bir nesne aniden görüş hattında belirirse, kütleçekimsel odaklanma nedeniyle bu nesne bir an için daha parlak hale gelecektir. Ve "maço adam" geçtiğinde yıldız kararacak ve eski görünümüne bürünecek. Bu ışık eğrisinden gökbilimciler nesnenin kütlesini hesaplayabilirler.

90'larda MASNO projesinin bir parçası olarak, Avustralya'daki Stromlo Dağı Gözlemevi'nden uluslararası bir gökbilimci grubu, yaklaşık 15 "şüpheli" olayı içeren bir katalog hazırladı. Bilim adamları galaksinin halesini bölüm bölüm tarayarak ve Büyük Macellan Bulutu'nu (Samanyolu'nun bir uydusu) yıldız arka planı olarak kullanarak karakteristik ışık eğrileriyle karşılaştılar. Bu gözlemsel verilerden yola çıkarak gökbilimciler, galaktik haledeki tüm maddenin yaklaşık %20'sinin, Güneş kütlesinin %15 ila %90'ı kadar kütleye sahip maço nesnelerden oluştuğunu tahmin ediyorlar. Bu sonuçlar, Samanyolu'nun eteklerinde loş ve nispeten hafif yıldızların yaşadığını ve bunların pek parlamasa da çekici bir güç yarattığını gösterdi. Yani Galaksinin çevresinde hangi gök cisimlerinin bulunduğu kısmen belli oldu, ancak gizli kütlenin geri kalan kısmının nasıl açıklanacağı hala belirsizdi.

Maço nesnelerin neden karanlık madde gizemine kesin bir cevap sağlayamayacağına inanmak için başka nedenler de var. Astrofiziksel nükleosentez modellerinde (oluşum kimyasal elementler), bugün uzaydaki belirli bir elementin miktarını bilerek, Büyük Patlama'dan sonraki ilk anlarda Evrenin kaç proton içerdiğini hesaplayabiliriz. Bu da Evrendeki baryonik maddenin oranını tahmin etmeyi mümkün kılıyor. Ne yazık ki hesaplamalar, karanlık maddenin yalnızca bir kısmının baryonik nitelikte olduğunu, geri kalanının ise başka bir formda olduğunu gösteriyor. Tanıdık baryonlardan oluşan maço nesneler her derde deva rolüne uygun olmadığından, bilim adamları dikkatlerini diğer adaylara çevirdi.

Maço nesnelere bu kadar acımasız bir ismin verilmesi tesadüf değil: bu nedenle, karanlık maddeyi açıklamak için önerilen başka bir vücut sınıfıyla, anlaşılması zor "WIMP'ler" (WIMP - İngilizceden türetilmiş bir kelime) ile karşılaştırılmak istendi. Zayıf Etkileşen Büyük Parçacıklar- “zayıf etkileşime giren büyük parçacıklar”). "Maço"nun aksine, "pısırıklar" gök cisimleri değil, yeni tip Yalnızca zayıf ve yerçekimsel etkileşimlere katılan büyük parçacıklar. Ağır oldukları için WIMP'lerin düşük hızlara sahip olması gerekir, bu da onları mükemmel bir yerçekimsel yapıştırıcı yapar: Galaksiler ve galaksi kümeleri gibi uzayda görülen dev yapıların parçalanmasını önlerler.

Nötrinolar daha ağır ve daha çalışkan olsalardı göz ardı edilemezdi. Sonuçta, leptonlara yakışır şekilde güçlü süreçleri atlarlar ve tüm nötr parçacıklar gibi elektromanyetizmadan korkmazlar. Ancak nötrinoların önemsiz kütlesi ve huzursuzluğu onları değerlendirme dışı bırakmaya zorluyor. Çeviklikleri nedeniyle nötrinolar, belediye meclisi seçimleri öncesinde seçmenleri kazanmaya çalışan, sürekli olarak farklı ilçelere akın eden yüzeysel bir politikacıya benzetilebilir. İnsanlar bir yere yerleşemeyen ve güçlü bir destek kazanamayan bir kişinin etrafında birleşmek isteyecek mi? Benzer şekilde, hiçbir yerde uzun süre kalmayan ve hiçbir şey üzerinde çok az etkisi olan nötrinolar, birleştirici çubuk rolüne pek uygun değildir.

Yapı oluşturamayacak kadar hafif ve hızlı olan nötrino benzeri parçacıklara sıcak karanlık madde adı veriliyor. Evrendeki gizli kütle bir ölçüde onlardan oluşsa da, galaksilerin dış bölgelerindeki yıldızların neden yuva oldukları “ada”ya bu kadar sıkı tutunduklarını ve galaksilerin neden kümeler halinde toplandıklarını açıklayamıyorlar. "Maço" ve "pısırık" gibi ölçülü adımlarla karakterize edilen daha ağır madde, soğuk karanlık madde sınıfına aittir. Yeterince bir araya getirebilseydik, uzay malzemelerinin neyden yapıldığını bilirdik.

Ancak nötrinolar değilse bile, hangi hadronik kökenli olmayan nötr parçacıklar önemli bir kütleye sahiptir ve yıldızları ve galaksileri etkileyecek kadar yavaş uçabilirler? Ne yazık ki, bunlar Standart Modelde yetersizdir. Nötrinolara, "maçolara" ve "pısırıklara" ek olarak, eksen aynı zamanda karanlık madde rolünü de iddia ediyor ve bazı teorisyenlere göre bunun haklı bir nedeni var. Bu büyük parçacık, kuantum renk dinamiğine (güçlü etkileşimler teorisi) dahil edildi, ancak henüz deneysel olarak tespit edilmedi. Şu anda Evrendeki gizli kütle arayışı çıkmaza girmiştir.

LHC'den yardım istemenin zamanı geldi. Belki de hızlandırıcıdaki çarpışma parçaları, soğuk karanlık maddenin gizeminin cevabını içerecektir. Aday listesinin ilk sırasında en hafif süpersimetrik ortaklar yer alıyor: nötrinolar, charginoslar, gluinolar, photinolar, skuarklar, uykuonlar ve diğerleri. Kütleleri (enerji birimleri cinsinden) teraelektronvolttan çok farklı değilse, kalorimetrelerde ve izleme sistemlerinde görülen karakteristik bozunmalarla fark edilmeleri zor olmayacaktır.

Ama eğer karanlık madde evrenin tek gizemi olsaydı, fizikçiler dillerini ısırır, parmaklarını çaprazlar ve sessizce oturup LHC'nin ya da başka bir aletin uygun sonuçlar üretmesini beklerlerdi. Bu, bir iş ilanı yayınlayıp, nitelikli bir uzmanın görüşmeye gelmesini sakince beklemek gibidir. Ancak ufukta, bilim adamlarının başını belaya sokmayı başarmış daha sert bir ceviz belirdi. Karanlık enerjiden bahsediyoruz. Kendilerinden tam olarak neyin saklandığını bilmemekle kalmıyorlar, aynı zamanda nereye bakacakları hakkında da hiçbir fikirleri yok.

Bilim camiası ilk kez 1998 yılında karanlık enerjiyle karşı karşıya geldi. Ardından iki grup gökbilimci, Ulusal Laboratuvar'dan bir araştırma ekibi. Saul Perlmutter liderliğindeki Lawrence Berkeley ve Stromlo Dağı Gözlemevi'ndeki gözlemciler (Adam Riess, Robert Kirschner ve Brian Schmidt dahil) Evrenin genişlemesiyle ilgili şaşırtıcı haberi duyurdular. Evrenin geçmişte nasıl genişlediğini takip etmek için araştırmacılar uzak galaksilerdeki süpernovalara olan mesafeleri ölçtüler. Bulunan galaksilerin hızlarına bağlı olarak bu mesafeleri tek bir grafikte çizdikten sonra Doppler kayması Gökbilimciler, spektral çizgileri kullanarak, uzaklaştırılma oranını karakterize eden Hubble parametresinin milyarlarca yıl içinde nasıl değiştiğini belirleyebildiler.

Gözlemlerde kullanılan ve tip 1a süpernova olarak adlandırılan yıldızların dikkat çekici bir özelliği var: Patlama sırasında yaydıkları enerjinin yoğunluğunda belirli desenler izlenebiliyor. Bu öngörülebilir davranış sayesinde adı geçen gruplar, gözlemlenen parlaklığı bilinen bir değerle karşılaştırarak yıldızlara olan mesafeleri hesaplayabildiler. Başka bir deyişle, gökbilimcilerin bizden milyarlarca ışıkyılı uzaklıktaki, yani geçmişte uzun zaman önce patlamış yıldızlara "ulaşabilecekleri" bir tür ruleti var.

Mutlak parlaklığı bilinen astronomik bir nesneye standart mum denir. Geceleri araba kullandığımızda ve yol kenarındaki lambalara baktığımızda, belirli bir lambanın bize parlak veya loş görünmesine göre mesafeyi tahmin edebiliriz. Tabii hepsinin aynı gücü ürettiğini varsayarsak. Gece yürüyüşü sırasında gözünüze parlak bir ışık çarpsa, büyük olasılıkla kaynağının yakınınızda olduğuna karar verirsiniz. Ve zar zor görülebilen ışığa gelince, istemeden onun uzak bir yerde olduğunu düşünüyorsunuz. Kısacası mesafeyi genellikle bir ışık kaynağının görünen parlaklığına göre değerlendiririz. Benzer şekilde, standart bir mum olarak tip 1a süpernova gibi bir nesneyi kabul eden gökbilimciler, büyük mesafeleri ölçmek için neredeyse tek aleti ellerinin altında bulmuşlardır.

SCP projesini (Süpernova Kozmolojisi) uygulayan Perlmutger'in araştırma ekibi doğrudan fizikle ilgilidir. temel parçacıklar. Bu programın araştırma gibi olduğu gerçeğiyle başlayalım. kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu George Smoot'a Nobel Ödülü'nü getiren COBE uydusunda Lawrence laboratuvarının gelenekleri devam ediyor. Olaylara böylesine geniş bir bakış açısı tamamen, her yerde bağlantılar arayan ve bir bilim alanının yöntemlerini diğerine uygulamaya çalışan Red Lab başkanının ruhuna uygundur. Ayrıca SCP projesinin başlatıcılarından biri olan Gerson Goldhaber, Rutherford ve Chadwick zamanında Cavendish Laboratuvarı'nda geniş çapta tanındı ve ardından uzun yıllar Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'nın yöneticisi olarak görev yaptı. En büyüğün ve en küçüğün bilimleri olan kozmoloji ve parçacık fiziğinin uzun süredir ilişkili olduğunu söyleyebiliriz.

SCP programı başladığında katılımcılar, süpernovaları standart mum olarak kabul ederek, yavaşlamak Evren. Görünüşe göre yerçekimi kuvveti, doğası gereği, birbirlerinden uzaklaşan büyük cisimlerden oluşan herhangi bir sistemin geri çekilmesini geciktirme eğilimindedir. Basitçe söylemek gerekirse, yukarı fırlatılan şey aşağı düşer veya en azından yavaşlar. Kozmologlar bu nedenle kozmik evrimin üç olası yolunu öngördüler. Evrenin ortalama ve kritik yoğunluğu arasındaki ilişkiye bağlı olarak ya çok hızlı yavaşlar ve genişlemenin yerini sıkışma alır, ya da çok fazla yavaşlamaz ve durma noktasına ulaşılamaz ya da her ikisi de yoğunlukları eşitse sınır durumunda kalır ve süresiz olarak genişler.

Her üç senaryo da sıradan bir Büyük Patlama ile başlıyor. Eğer Evren yeterince yoğunsa yavaş yavaş yavaşlar ve sonunda milyarlarca yıl sonra genişleme yerini sıkışmaya bırakır. Var olan her şey eninde sonunda Büyük Kıyma makinesinde öğütülür. Yoğunluk kritik bir değerin altındaysa, Evrenin genişlemesi süresiz olarak yavaşlayarak devam eder - kozmos, bitkin bir koşucu gibi kuvvet kullanarak mesafeyi aşar. Galaksilerin genişlemesi giderek yavaşlasa da birbirlerine doğru koşma cesaretini hiçbir zaman bulamayacaklar. Bu alternatife bazen Büyük İnilti denir. Üçüncü olasılık: Ortalama yoğunluk, kritik yoğunluğa tam olarak eşittir. Bu durumda Evren yavaşlıyor ve bakın küçülmeye başlayacak ama bu olmuyor. Deneyimli bir ip cambazı gibi dengesini kolaylıkla korur.

Perlmutter ve ekibi bu üç seçenekten birini görmeyi bekliyordu. Ancak süpernova gözlemleri bilinen modellerle çelişiyordu. Hız-mesafe grafiklerinden genişlemenin hiç yavaşlamadığı anlaşılıyor. Üstelik hızlanıyor. Sanki bir şey yerçekiminin fren pedalını gazla karıştırmasına neden olmuş gibiydi. Ancak bu entrikalarda bilinen maddelerin hiçbirinden şüphelenilemez. Chicago Üniversitesi'nden teorisyen Michael Turner, olağandışı bileşene karanlık enerji adını verdi.

Karanlık enerji, karanlık maddeden daha az gizemli olmasa da, özelliklerinin çok az ortak noktası vardır. Karanlık madde, sıradan maddeyle aynı yerçekimi kuvvetini üretir, ancak karanlık enerji bir tür "anti-yerçekimi" görevi görerek cisimlerin hızlanarak birbirinden ayrılmasına neden olur. Eğer karanlık madde bir partide olsaydı, misafirleri birbirleriyle tanıştırır ve onları genel eğlenceye dahil ederdi. Karanlık enerji ise tam tersine, sokak isyanlarını bastırarak özel kuvvetlerde çalışmayı seviyor. Aslına bakılırsa, eğer evren karanlık enerjiyle çok zengin bir şekilde tatlandırılmış olsaydı, Evren Büyük Yırtılma ile biten kader dolu bir yol izlerdi; basitçe paramparça olurdu.

Karanlık enerjiyle bağlantılı olarak fizikçiler karanlık enerjiye geri dönmekten bahsediyor genel teori Görelilik, Einstein'ın bir zamanlar terk ettiği kozmolojik sabit. Anti-yerçekimini tanımlayan terim (lambda terimi) sorunu çok az çabayla çözse de, bunu fiziksel açıdan haklı çıkarmak güzel olurdu. Fizikçiler, bunun için bazı temel önkoşullar olmadığı sürece, tutarlı teorilere yeni terimler ekleme konusunda oldukça isteksizdirler. Başka bir deyişle kozmolojik sabitin alan teorisinde bir yer bulması gerekecekti. Fakat modern teoriler alanlar hayal edilemeyecek miktarda vakum enerjisi sağlar. Bundan gerçekçi bir değer elde etmek için neredeyse sıfıra indirilmesi gerekir (yani neredeyse tam olarak değil). Keşfedilen ve deneysel olarak ölçülen kozmik ivme, bilim adamları için karmaşık bir bulmacayı ortaya çıkardı.

Üstelik karanlık enerji zaman ve mekânda sabit kalırsa etkisi hiçbir zaman azalmaz. Yerçekimi zamanla yerini karanlık enerjiye bıraktıkça, Evren de karanlık enerjiye daha da yaklaşıyor. Büyük açık. Böylesine korkunç bir sonu kabul etmeden önce çoğu teorisyen, düşünüp daha iyi bir şey bulmayı tercih ediyor.

Princeton teorisyeni Paul Steinhardt'ın yanı sıra Robert Caldwell ve Rahul Dave, karanlık enerjiyi modellemek için orijinal bir yol önerdiler. Öz adı verilen yeni bir madde türünü tanıttılar. Öz, cisimlerin bir araya toplanmasına neden olmak yerine (yerçekimi kaynağı olarak hizmet eden sıradan madde gibi), onları birbirinden uzaklaştıran (Filistin tapınağının sütunlarındaki güçlü Samson gibi) varsayımsal bir maddedir. Bu maddeye ilişkin terim, özün ("beşinci öz") Empedokles'in dört elementi dizisinin devamı olduğu antik felsefeden alınmıştır. Kozmolojik sabit ile öz arasındaki fark şudur: Birincisi olduğu yerde sabit dururken, ikincisi şekillendirilebilir plastik gibidir; yerden yere ve çağdan çağa değişebilir.

WMAP uydusundan gelen kozmik mikrodalga arka plan radyasyonunun gözlemleri, uzayın karanlık enerji, karanlık madde ve görünür madde karışımıyla (bu sırayla) dolu olduğunu göstermektedir. Ancak sondadan gelen görüntülerde, çift koyu kokteyli yapmak için hangi malzemelerin kullanıldığı konusunda hâlâ bir bilgi yok.

Fizikçiler LHC'nin karanlık enerji ve karanlık maddenin doğası üzerindeki gizlilik perdesinin kaldırılmasına yardımcı olacağını umuyorlar. Örneğin, en büyük çarpıştırıcıda öz keşfedilmiş olsaydı, bu kozmolojide bir devrim anlamına gelecek ve madde, enerji ve Evren hakkındaki anlayışımızı kökten değiştirecekti. Siz karar verin, bu keşif sayesinde her şeyi nasıl bir geleceğin beklediğini bileceğiz.

Hipotezler bir lambda terimi eklemek ve olağandışı bir madde eklemekle sınırlı değildir. Bazı teorisyenlere göre yerçekimi teorisini yeniden düşünmenin zamanı geldi. Belki yerçekimi kuvvetleri kendilerini farklı ölçeklerde farklı şekilde gösteriyor olabilir: Gezegensel sistemlerde aynı şekilde davranıyorlar, ancak galaktik genişlikte farklı davranıyorlar? Bize göre doğru görünen Einstein'ın genel görelilik teorisinin, çok uzak mesafelerde başka bir teoriyle değiştirilmesi gerekebilir mi? Rubin'in bir zamanlar dediği gibi, "Öyle görünüyor ki yer çekiminin ne olduğunu öğrenene kadar karanlık maddenin ne olduğunu bilemeyeceğiz."87

Yenilikçi yerçekimi teorileri, mekanizmasında ve eyleminin kapsamında radikal değişiklikler önermektedir. Bu teorilerin taraftarları, yerçekimi kuvvetinin, diğer madde ve enerji biçimlerine erişimin yasak olduğu gizli ek boyutlara nüfuz ettiğini varsayarsak, bazı özelliklerinin doğal bir açıklama alacağını iddia ediyor. O halde Evrenin karanlık sektörü daha yüksek kürelerin gölgesi olabilir.

Bu türden bazı egzotik teorilerin, ne kadar garip görünürse görünsün, LHC'de test edilebilmesi dikkat çekicidir. Yüksek enerjili dönüşümlerin sıcak fırını, yalnızca benzeri görülmemiş parçacıkları hayata geçirmekle kalmaz, aynı zamanda yeni boyutları da keşfedebilir. LHC'nin benzeri görülmemiş gücü sayesinde doğanın uzun süredir devam eden hangi sırlarının perdelerinden sıyrılacağını kim bilebilir?

Karanlık maddeye gelince, onun hakkında gelişigüzel söylediğiniz sözlerden onun hakkında hiçbir şey bilmediğiniz anlaşılıyor. Bu arada varlığı doğrudan astronomik gözlemlerle keşfedildi. "Karanlık Maddenin Hikayesi"ni okuyun, belki bundan sonra bu konuya daha saygılı olursunuz.

Vadim Berezhnoy 14.07.2016 07:51 İhlal bildir

Fizikçiler karanlık madde konusunda hemfikir değiller. Bu, büyük olasılıkla hatalı ve zoraki hipotezlerden biridir. İnternette fizikte (ve diğer bilimlerde) tartışmalı ve çözülmemiş konuların bir listesi var ve bu liste etkileyici.

Bogokhulov 14.07.2016 08:38 İhlal bildir

Karanlık madde nedir? Süpersimetri ile ilgisi var mı? Karanlık madde olgusu bir tür maddeyle mi ilişkili yoksa aslında yerçekiminin bir uzantısı mı?
Ciddi fizik bunu söylüyor.

Bogokhulov 14.07.2016 10:17 İhlal bildir

Karanlık maddeyi tekrar açıklayayım. Tüm maddi organlar(gezegenler, yıldızlar, toz ve gaz birikimleri) yer çekiminin etkilerine maruz kalır. Evrensel çekim yasası matematiksel olarak F=g*M*m/r*r formülüyle ifade edilir; burada * aritmetik çarpma işareti, eğik çizgi / bölme işareti, M ve m yıldızın kütleleridir ve gezegeni, F çekim kuvveti, g ise çekim kuvveti sabitidir. Yani Güneş Sistemi'nde tüm cisimler kesinlikle yer çekimi formülüne göre hareket eder ve Kepler yasalarına yüksek derecede doğrulukla uyulur ve Güneş Sistemi'nde karanlık madde yoktur. Ancak Galaksinin geniş hacimlerinde, yıldızların merkezi etrafındaki yörüngelerdeki hareketlerini incelerken, hareket hızlarının, hiçbir şey yaymayan, görünmez bir maddenin devasa bir kütlesinin varlığından kaynaklandığı ortaya çıkıyor. Başka bir etki daha var; bir ışık huzmesi bizden saptığında yerçekimsel merceklenme. doğrusal hareket ayrıca devasa bir madde kütlesi. Bu karanlık maddedir ve yapısı ve bileşimine rağmen varlığı kesin olarak kanıtlanmış bir gerçektir. ne içeriyor? modern bilim Bilinmeyen. Bu konuyla ilgili hiçbir şey okumadığınızı düşünüyorum. Mesela “Elements” sitesine bakın, kısacası karanlık maddeyle ilgili tonlarca materyal var.

Vadim Berezhnoy 14.07.2016 13:12 İhlali bildirin

Bütün bunlar bana tanıdık geliyor, karanlık madde eleştirisi de tanıdık, ben de size aktardım. Bu arada, karanlık maddenin özü gibi yerçekiminin doğası da hala belirsizlik içinde, bilim adamları hala kafa karıştırıyor, ama sizin için zaten her şey açık.

Bogokhulov 14.07.2016 13:44 İhlal bildir

Doğası insanlar tarafından bilinmeyen belirli bir maddi nesnenin varlığına ilişkin sonuca varılan gerçekler benim için açık. Bana öyle geliyor ki beni yanlış anlıyorsun. Burada yazdıklarım sizin için tamamen açık değil. Ama gücenmiyorum. İnsanlar genellikle birbirlerini birçok yönden yanlış anlarlar. Bugün Nice'te korkunç bir terör saldırısı yaşandı... Neden? Kim söyleyecek?

Vadim Berezhnoy 15.07.2016 09:09 İhlal bildir

Gerçekten de, bazı fizikçilerin maddi ama gözlemlenemeyen bir şeyin var olduğu sonucuna vardıkları ve buna karanlık madde adını verdikleri gerçekler var. Diğerleri şöyle dedi: "Karanlık madde olgusu bir tür maddeyle mi ilgili, yoksa aslında yerçekiminin bir uzantısı mı?" Yani yerçekiminin kendisi tam olarak anlaşılamamıştır; ona bir çeşit genişleme atfedilmektedir.

Bogokhulov 16.07.2016 00:34 İhlal bildir

Yerçekiminin genişlemesi saçmalıktır. Görünüşe göre siz bir hümanistsiniz, fizik, kimya, astronomi gibi bilimler sizin tarafınızdan bilinmiyor, fiziksel deney teknikleri, bu yüzden pek yeterli olmayan birinden sonra hiçbir şeyi tekrarlamıyorsunuz anlamlı kelimeler"Yerçekiminin genişlemesi"...

Vadim Berezhnoy 17.07.2016 22:39 İhlali bildirin

Elektrik mühendisliğinde yüksek lisansım var. Size yerçekiminin doğasının bilim için açık olmadığını, fizikte ve diğer bilimlerde tartışmalı ve çözülmemiş konuların etkileyici bir listesinin bulunduğunu söylemiştim (İnternette mevcuttur). Orada yerçekiminin genişlemesinden bahsediyorlar.

Bogokhulov 17.07.2016 22:55 İhlal bildir

Bilimde her zaman tartışmalı konular olacaktır. "Elektron atom kadar tükenmez." Ancak teori ve deneydeki gelişmelerle birlikte fiziksel gerçekler giderek daha net hale geliyor. Elektron dönüşü gibi bir kavram, "yerçekiminin genişlemesi"nden çok daha ilginçtir. Genişlemesinden bahseden kişi, evrensel çekim yasasını gerçekten anlamıyor. Bana göre Büyük Patlama da tıpkı “yerçekiminin genişlemesi” gibi bir kurgu.

Vadim Berezhnoy 18.07.2016 05:15 İhlal bildir

Vadim, internette A. L. Alyushin'in bir makalesi var:
AĞIRLIKLI Cismlerin Çevresinin Genişlemesinin Sonucu Olarak Yer Çekimi.

Bogokhulov 18.07.2016 10:31 İhlal bildir

Açıklamadan geçemeyeceğim.
Elbette genişleyen yerçekimi değil, genişleyen Evrenin kendisidir.
Zaten (yakın zamanda) açık yerçekimi dalgaları(ve onların varlığı zaten yeniden doğrulandı ve onlar hakkında Wikipedia'da ve başka yerlerde kolayca okuyabilirsiniz).
Karanlık maddeye gelince, sıradan görünür maddeden oluşan galaksilere yerçekimsel olarak çekilir ve bu nedenle öncelikle onların yakınında ve içinde yoğunlaşır.
Görünür maddeden oluşan galaksiler saçılıyor ve onlarla ilişkili karanlık maddenin ana kısmı da aynı şekilde saçılıyor. Benim (detayları ve referansları hatırlamıyorum) bilgim ve bilimsel sezgim, tüm karanlık maddenin bir saçılma olduğunu gösteriyor. tamamı dağılıyor.
Big Bang'in başka ikna edici delilleri de var.

Gennady Pilny 18.07.2016 17:57 İhlal bildir

Saygı ve minnetle,

Gennady Pilny 18.07.2016 18:24 İhlal bildir

Alyushin'in bu makalesini okudum. Onun sözde hipotezi eleştiriye dayanmıyor. Ve genel olarak, temel fiziksel varlıkları yeterince anlamıyor. Örneğin şöyle yazıyor (alıntı yapıyorum): "Etkin araştırmalara rağmen, bir yerçekimi alanının varlığına dair izlerin bulunmaması...", bu da onun bir alan olarak böyle bir madde biçiminin özünü anlamadığını gösteriyor. . Çocukluğumuzdan beri, bir alanın, her noktasında belirli bir kuvvetin, özellikle de yerçekimi kuvvetinin etki ettiği bir uzay bölgesi olduğunu biliyoruz. kütlesi olan bir cisim ile kütlesi olan başka bir cisim arasındaki çekim kuvveti. Bu, 1687'de büyük İngiliz dehası Isaac Newton tarafından matematiksel olarak gösterilmiştir. Yukarıdaki alıntıya bakılırsa Alushin bunu bilmiyor, anlamıyor. Ayrıca yerçekimi kuvvetinin, etkileşen kütleler arasındaki mesafenin karesiyle orantılı olarak sonsuz küçük bir değere düştüğünü de anlamıyor. Alushin şöyle yazıyor: "Herhangi bir cismin yerçekimi kuvveti sonsuz uzak mesafelere uzanır ve herhangi bir maddi nesne bu kuvvete karşı kesinlikle geçirgendir." Bu saçmalık! Dolayısıyla bu hipotezciyi reddetmeli ve onun tüm sözlü spekülasyonlarını hesaba katmamalıyız.

Vadim Berezhnoy 18.07.2016 20:28 İhlal bildir

Alyushin mükemmel değil ama bir tür telsizi var. Ama matematikçileri, fizikçileri Einstein ve diğerlerini kabul etmiyorum. Nikon Tesla yüksek matematik olmadan başardı ama yine de sonuçlar aldı.
İnternette V. A. Atsyukovsky de var: "Yer çekimi ve Dünya'nın genişlemesinin eterik-dinamik hipotezi."

Bogokhulov 19.07.2016 00:03 İhlal bildir

Atsyukovsky'nin tüm sözlerini diske kaydettim. Nikola Tesla mükemmel bir deneycidir. Elektriğin fiziksel doğası hakkında alışılmadık derecede derin bir anlayışa sahiptir. Tüm modern teknik uygarlık, Nikola Tesla'nın çalışmaları ve icatları sayesinde devrim niteliğinde bir ivme kazandı. Einstein teorik bir fizikçidir ve teorisyenler problemleri çözmede bin kat daha iyidirler diferansiyel denklemleröğrencilik yıllarında kendilerine yetişemeyen sıradan insanlardan daha fazla. Çok az akıllı öğretmenimiz var. Genç bir adamın zihni doldurulacak bir kap değil, yakılacak bir meşaledir. Ancak dahiler yaratan meşale taşıyıcıları çok azdır. Milyarderlerin paradoksu da budur: hızla diğer insanların bilimsel zihinlerini ele geçirirler, ancak kendilerininkini geliştirmek istemezler. Peki ya satın alabilirsen?

Vadim Berezhnoy 19.07.2016 06:24 İhlali bildir

Sevgili Vadim!
Bildiğim kadarıyla, karanlık madde tarafından oluşturulan yerçekimsel mercekler, galaksiler ve normal, görünür madde ile yerçekimsel olarak (karşılıklı olarak çekildikleri için) bağlantılıdır.
Yani aslında sadece görünür galaksiler saçılmıyor ve (büyük olasılıkla) karanlık madde de onlarla bağlantılı.
Yani Büyük Patlama'dan sonra tüm Evren genişliyor.
Ve bilim adamlarının keşfettiği yerçekimi dalgaları, Evrenimizin uzay-zaman dokusunun dalgalarıdır.
Yani ağır fiziksel kütlelerden uzakta maddi nesneler zaman akabilir, gidebilir ve bizzat yapısı endişe verici olabilir.
Evrenimizin zamanı, Evren ile birlikte ortaya çıktı ve yalnızca onun doğasında var, onun içinde yer alıyor.
Ve Evrenin farklı kısımlarında (ve hatta farklı hız ve ivmelerde hareket eden nesnelerde ve farklı güçler yerçekimi alanları) zaman aynı şekilde akmaz, yani STR ve GTR'nin yaratıcısı A. Einstein tüm bunların matematiksel formülasyonlarında genel olarak haklıdır.
Diğer evrenlerde, paralel dünyalar kendi zamanların.

Alina Chernikova 19.07.2016 17:41 İhlal bildir

Haklısın Alina!
Tüm Evrenimiz birdir ve karanlık madde sıradan maddeyle birlikte uçup gider.
Elbette karanlık madde Evrende çok dengesiz bir şekilde dağılmıştır ve görünür maddeyle yerçekimsel olarak etkileşime girer.
Ancak karanlık enerji çok daha eşit bir şekilde dağılıyor ve gizemli anti-yerçekimi özellikleri sayesinde Evrenimiz giderek artan bir hızla genişliyor.

Alena Korgambaeva 19.07.2016 18:41 İhlal bildir

Sayın baylar, yorumlarınız ve gündeme getirilen konuya gösterdiğiniz ilgi için teşekkür ederiz. Bu konularda uzman değilim ama popüler edebiyatı okuyarak anladıklarımı sunmaya çalıştım. Ciddi bir matematik eğitimi olmadan, bilinen yöntemlerle aşina olduktan sonra gerçeklerle işlem yapmadan bilimsel dergiler Konuyu tam olarak derinlemesine incelememize izin verilmiyor.

Vadim Berezhnoy 20.07.2016 06:27 İhlal bildir

Teşekkür ederim Vadim!
Ve kendisine yabancı birçok yazara ve muhataplara kaba davranmayı seven, inananların ve Tanrı'nın varlığını basitçe kabul eden insanların ruhlarına daha zevkle tükürmeyi seven militan inanç karşıtı, Tanrı ile savaşan klon trolüme, Ona şu cevabı vereceğim:
Belki doğru yöne gidersen bunu anlayabilirsin.
Ancak şu ana kadar yalnızca yalana, çeşitli Alyuşinlerin şarlatanlıklarına doğru amatörce ilerlemeniz fark edildi.
Alushin şöyle yazıyor (saygın Vadim'den alıntı yapıyor): "Aktif araştırmalara rağmen, bir yerçekimi alanının varlığına dair izlerin yokluğu...", bu da onun bir alan olarak böyle bir madde biçiminin özünü anlamadığını gösteriyor.

Naçizane samimi fikrim:
Ve bir çekim alanı var ve onun izleri aslında objektif olarak keşfedildi, en azından aynı çekim dalgaları.
Ve yerçekimsel dalgalar ve yerçekimsel alanın diğer belirgin işaretleri.
Bence Alushin hatalı ve sadece bu konuda değil, Vadim ve hanımlar da haklı.
Teşekkürler sevgili Vadim, Alina, Alena ve Tatyana! :)

Kodu kapatSonucu gösterSonucu gizle

Karanlık maddenin gizemleri
(Karanlık Maddenin Gizemi)

den kiralık: 01.01.2012

Karanlık maddenin gizemleri
(Karanlık Maddenin Gizemi)

den kiralık: 01.01.2012

Hepimize okulda evrenin atomlardan oluştuğu öğretildi. Aslında atomlar evrendeki maddenin sadece %5'ini oluşturuyor, gerisi bizim için hala bir sır. Uzayda başka bir şey daha var, yeni keşfetmeye başladığımız başka bir gerçeklik. Bunların atom olmadığını biliyoruz ama ne olduklarını bilmiyoruz. Astrofizikçiler neden bu gizemli görünmez maddenin varlığına ikna oldular? Çünkü karanlık madde olmasaydı galaksiler dönmezdi; galaksilerdeki yıldızların bugün döndükleri hızda dönmesini sağlayacak yeterli çekim kuvveti olmazdı. Galaksilerin davranışlarında ve hareketlerinde bazı anormallikler vardır; bunları anlamak için bilim adamları, galaksilerin hareketinde rol oynayan görünmez maddenin varlığını varsayarlar.