Visatos kilmės, jos praeities ir ateities klausimas žmonėms rūpi nuo neatmenamų laikų. Per šimtmečius atsirado ir buvo paneigtos teorijos, siūlančios pasaulio vaizdą, pagrįstą žinomais duomenimis. Didelis šokas už mokslo pasaulis tapo Einšteino reliatyvumo teorija. Ji taip pat labai prisidėjo prie procesų, formuojančių Visatą, supratimo. Tačiau reliatyvumo teorija negalėjo pretenduoti į galutinę tiesą, nereikalaujančią jokių papildymų. Patobulintos technologijos leido astronomams padaryti anksčiau neįsivaizduojamų atradimų, kuriems reikėjo naujos teorinės sistemos arba gerokai išplėsti esamas nuostatas. Vienas iš tokių reiškinių yra tamsioji medžiaga. Bet pirmiausia pirmiausia.
Daiktai iš praėjusių dienų
Norėdami suprasti terminą „tamsioji medžiaga“, grįžkime į praėjusio amžiaus pradžią. Tuo metu vyravo idėja, kad Visata yra stacionari struktūra. Tuo tarpu bendroji reliatyvumo teorija (GTR) darė prielaidą, kad anksčiau ar vėliau tai lems, kad visi erdvėje esantys objektai „sulips“ į vieną rutulį, įvyks vadinamasis gravitacinis kolapsas. Tarp kosminių objektų nėra atstumiančių jėgų. Abipusis patrauklumas yra kompensuojamas išcentrinės jėgos, kuriant nuolatinis judėjimasžvaigždės, planetos ir kiti kūnai. Tokiu būdu išlaikomas sistemos balansas.
Siekdamas užkirsti kelią teoriniam Visatos žlugimui, Einšteinas įvedė kiekį, kuris atveda sistemą į būtiną stacionarią būseną, tačiau tuo pačiu jis buvo iš tikrųjų išrastas ir neturėjo akivaizdaus pagrindo.
Besiplečianti Visata
Friedmano ir Hablo skaičiavimai ir atradimai parodė, kad nereikia pažeisti harmoningų bendrosios reliatyvumo lygčių naudojant naują konstantą. Įrodyta, ir šiandien šiuo faktu beveik niekas neabejoja, kad Visata plečiasi, kažkada turėjo pradžią, o apie stacionarumą negali būti nė kalbos. Tolesnė kosmologijos raida paskatino Didžiojo sprogimo teorijos atsiradimą. Pagrindinis naujų prielaidų patvirtinimas yra pastebėtas atstumo tarp galaktikų padidėjimas laikui bėgant. Tai yra būtent kaimyno pašalinimo greičio matavimas kosminės sistemos ir paskatino susidaryti hipotezę, kad egzistuoja tamsioji medžiaga ir tamsioji energija.
Duomenys neatitinka teorijos
Fritzas Zwicky 1931 m., o paskui Janas Oortas 1932 m. ir 1960 m., skaičiavo tolimoje klasteryje esančių galaktikų materijos masę ir jos ryšį su jų pašalinimo viena nuo kitos greičiu. Kartas po kito mokslininkai priėjo prie tų pačių išvadų: tokio medžiagos kiekio nepakanka, kad jos sukuriama gravitacija sulaikytų galaktikas, judančias tokiu dideliu greičiu. Zwicky ir Oortas pasiūlė, kad yra paslėpta masė, tamsioji Visatos materija, kuri neleidžia kosminiams objektams išskristi į paviršių. skirtingos pusės.
Tačiau hipotezė sulaukė mokslo pasaulio pripažinimo tik aštuntajame dešimtmetyje, paskelbus Veros Rubin darbo rezultatus.
Ji sukonstravo sukimosi kreives, kurios aiškiai parodo galaktinės medžiagos judėjimo greičio priklausomybę nuo atstumo, skiriančio ją nuo sistemos centro. Priešingai teorinėms prielaidoms, paaiškėjo, kad žvaigždžių greičiai tolstant nuo galaktikos centro ne mažėja, o didėja. Tokį žvaigždžių elgesį būtų galima paaiškinti tik aureolės buvimu galaktikoje, kuri užpildyta tamsiąja medžiaga. Taigi astronomija susidūrė su visiškai neištirta visatos dalimi.
Savybės ir sudėtis
Jie vadina jį tamsiu, nes jo niekaip nesimato. naudojant esamus metodus. Jos buvimas atpažįstamas pagal netiesioginį ženklą: tamsioji medžiaga sukuria gravitacinį lauką, o elektromagnetinių bangų visai nespinduliuoja.
Svarbiausia mokslininkų užduotis buvo gauti atsakymą į klausimą, iš ko susideda ši medžiaga. Astrofizikai bandė jį „užpildyti“ įprasta barionine medžiaga (barioninė medžiaga susideda iš daugiau ar mažiau ištirtų protonų, neutronų ir elektronų). Tamsią galaktikų aureolę sudarė tokio tipo kompaktiškos silpnai spinduliuojančios žvaigždės ir didžiulės planetos, artimos Jupiteriui. Tačiau tokios prielaidos neatlaikė patikrinimo. Barioninė medžiaga, pažįstama ir pažįstama, negali atlikti reikšmingo vaidmens paslėptoje galaktikų masėje.
Šiandien fizika užsiima nežinomų komponentų paieška. Praktiniai mokslininkų tyrimai remiasi mikropasaulio supersimetrijos teorija, pagal kurią kiekvienam žinoma dalelė yra supersimetriška pora. Būtent jie sudaro tamsiąją medžiagą. Tačiau egzistavimo įrodymai panašios dalelės Kol kas jo gauti nepavyko, galbūt tai artimiausios ateities reikalas.
Tamsi energija
Naujos rūšies materijos atradimas nesibaigė staigmenomis, kurias Visata buvo paruošusi mokslininkams. 1998 metais astrofizikai turėjo dar vieną galimybę palyginti teorinius duomenis su faktais. Šie metai buvo pažymėti sprogimu toli nuo mūsų esančioje galaktikoje.
Astronomai išmatavo atstumą iki jos ir buvo nepaprastai nustebinti gautų duomenų: žvaigždė užsiliepsnojo daug toliau, nei turėjo būti pagal esamą teoriją. Paaiškėjo, kad laikui bėgant jis didėja: dabar jis yra daug didesnis nei buvo prieš 14 milijardų metų, kai tariamai įvyko Didysis sprogimas.
Kaip žinote, norint pagreitinti kūno judėjimą, jam reikia perduoti energiją. Jėga, kuri verčia Visatą plėstis greičiau, pradėta vadinti tamsioji energija. Tai ne mažiau paslaptinga erdvės dalis nei tamsioji materija. Tik žinoma, kad jam būdingas tolygus pasiskirstymas visoje Visatoje, o jo poveikį galima registruoti tik didžiuliais kosminiais atstumais.
Ir vėl kosmologinė konstanta
Tamsioji energija sukrėtė Didžiojo sprogimo teoriją. Dalis mokslo pasaulio skeptiškai vertina tokios medžiagos galimybę ir jos sukeltą plėtimosi pagreitį. Kai kurie astrofizikai bando atgaivinti užmirštą Einšteino kosmologinę konstantą, kuri iš didelės mokslinės klaidos vėl gali virsti darbo hipoteze. Jo buvimas lygtyse sukuria antigravitaciją, o tai lemia plėtimosi pagreitį. Tačiau kai kurios kosmologinės konstantos buvimo pasekmės neatitinka stebėjimo duomenų.
Šiandien tamsioji medžiaga ir tamsioji energija, kurios sudaro didžiąją dalį materijos Visatoje, yra mokslininkų paslaptys. Nėra aiškaus atsakymo į klausimą apie jų prigimtį. Be to, gali ir nebūti paskutinė paslaptis ką nuo mūsų slepia erdvė. Tamsioji medžiaga ir energija gali būti naujų atradimų slenkstis, galintis pakeisti mūsų supratimą apie Visatos struktūrą.
Terminas „tamsioji medžiaga“ (arba paslėpta masė) vartojamas skirtingos sritys mokslai: kosmologija, astronomija, fizika. Tai apie apie hipotetinį objektą – erdvės ir laiko turinio formą, kuri tiesiogiai sąveikauja su elektromagnetine spinduliuote ir neleidžia jai praeiti pro save.
Tamsioji materija – kas tai?
Nuo neatmenamų laikų žmonėms rūpi Visatos kilmė ir ją formuojantys procesai. Technologijų amžiuje buvo gaminami svarbių atradimų, o teorinė bazė buvo gerokai išplėsta. 1922 m. britų fizikas Jamesas Jeansas ir olandų astronomas Jacobusas Kapteynas atrado, kad dauguma galaktinės medžiagos nematyti. Tada pirmą kartą buvo sukurtas terminas tamsioji medžiaga – tai medžiaga, kurios negali matyti nė vienas iš žinomi žmonijai būdai. Paslaptingos medžiagos buvimą rodo netiesioginiai ženklai – gravitacinis laukas, sunkumas.
Tamsioji materija astronomijoje ir kosmologijoje
Darydami prielaidą, kad visi objektai ir dalys Visatoje traukia vienas kitą, astronomai sugebėjo rasti matomos erdvės masę. Tačiau buvo aptiktas tikrojo ir numatomo svorio neatitikimas. Ir mokslininkai nustatė, kad yra nematoma masė, kuri sudaro iki 95% visos nežinomos esmės Visatoje. Tamsioji materija erdvėje pasižymi šiomis savybėmis:
- veikiamas gravitacijos;
- daro įtaką kitiems erdvės objektams,
- silpnai bendrauja su realiu pasauliu.
Tamsioji materija – filosofija
Tamsioji materija užima ypatingą vietą filosofijoje. Šis mokslas tiria pasaulio tvarką, egzistencijos pagrindus, matomų ir nematomų pasaulių sistemą. Tam tikra substancija buvo priimta kaip pagrindinis principas, nulemtas erdvės, laiko ir aplinkinių veiksnių. Paslaptinga tamsioji kosmoso materija, atrasta gerokai vėliau, pakeitė supratimą apie pasaulį, jo sandarą ir evoliuciją. IN filosofine prasme nežinoma substancija, kaip erdvės ir laiko energijos krešulys, yra kiekviename iš mūsų, todėl žmonės yra mirtingi, nes susideda iš laiko, kuris turi pabaigą.
Kodėl reikalinga tamsioji medžiaga?
Tik maža dalis kosminiai objektai(planetos, žvaigždės ir kt.) – matoma materija. Remiantis įvairių mokslininkų standartais, tamsioji energija ir tamsioji medžiaga užima beveik visą erdvę Kosmose. Pirmoji dalis sudaro 21–24%, o energija – 72%. Kiekviena nežinomos fizinės prigimties medžiaga turi savo funkcijas:
- Juodoji energija, kuri nei sugeria, nei skleidžia šviesos, atstumia objektus, todėl visata plečiasi.
- Galaktikos statomos paslėptos masės pagrindu, jos jėga pritraukia objektus kosmose ir laiko juos savo vietose. Tai yra, tai sulėtina Visatos plėtimąsi.
Iš ko sudaryta tamsioji medžiaga?
Tamsioji medžiaga saulės sistema– Tai yra kažkas, ko negalima liesti, ištirti ir nuodugniai ištirti. Todėl dėl jo pobūdžio ir sudėties keliamos kelios hipotezės:
- Ne žinomas mokslui gravitacijoje dalyvaujančios dalelės yra šios medžiagos sudedamoji dalis. Jų aptikti teleskopu neįmanoma.
- Šis reiškinys yra mažų juodųjų skylių spiečius (ne didesnis už Mėnulį).
Galima išskirti du paslėptos masės tipus, priklausomai nuo ją sudarančių dalelių greičio ir jų kaupimosi tankio.
- Karšta. Neužtenka suformuoti galaktikas.
- Šalta. Susideda iš lėtų, masyvių krešulių. Šie komponentai gali būti mokslui žinomi aksionai ir bozonai.
Ar egzistuoja tamsioji medžiaga?
Visi bandymai išmatuoti neištirtos fizinės prigimties objektus sėkmės neatnešė. 2012 metais buvo ištirtas 400 žvaigždžių judėjimas aplink Saulę, tačiau paslėptos medžiagos buvimas dideli kiekiai nebuvo įrodyta. Net jei tamsioji materija neegzistuoja tikrovėje, ji egzistuoja teoriškai. Jo pagalba paaiškinama objektų išsidėstymas Visatoje jų vietose. Kai kurie mokslininkai randa paslėptos kosminės masės įrodymų. Jo buvimas Visatoje paaiškina faktą, kad galaktikų spiečiai neskraido skirtingomis kryptimis ir nesulimpa.
Tamsioji materija – įdomūs faktai
Paslėptos masės prigimtis tebėra paslaptis, tačiau ji ir toliau domina viso pasaulio mokslininkus. Reguliariai atliekami eksperimentai, kurių pagalba bandoma ištirti pačią medžiagą ir ją šalutiniai poveikiai. O faktų apie ją vis daugėja. Pavyzdžiui:
- Daug giriamas Didysis hadronų greitintuvas, galingiausias pasaulyje dalelių greitintuvas, šaudo į visus cilindrus, kad atskleistų nematomos materijos egzistavimą erdvėje. Pasaulio bendruomenė su susidomėjimu laukia rezultatų.
- Japonijos mokslininkai sukūrė pirmąjį pasaulyje paslėptos masės žemėlapį erdvėje. Jį planuojama baigti iki 2019 m.
- Neseniai teorinė fizikė Lisa Randall pasiūlė, kad tamsioji medžiaga ir dinozaurai yra susiję. Ši medžiaga į Žemę pasiuntė kometą, kuri sunaikino planetoje gyvybę.
Mūsų galaktikos ir visos Visatos komponentai yra šviesioji ir tamsioji materija, tai yra matomi ir nematomi objektai. Jei tiriant pirmąjį moderni technologija susidoroja, metodai nuolat tobulinami, tada paslėptų medžiagų tyrinėjimas yra labai problemiškas. Žmonija dar nesuprato šio reiškinio. Nematoma, neapčiuopiama, bet visur esanti tamsioji medžiaga buvo ir išlieka viena iš pagrindinių Visatos paslapčių.
Serialo straipsniuose nagrinėjome matomos Visatos sandarą. Mes kalbėjome apie jo struktūrą ir daleles, kurios sudaro šią struktūrą. Apie nukleonų žaidimą Pagrindinis vaidmuo, nes iš jų susideda visa matoma medžiaga. Apie fotonus, elektronus, neutrinus, taip pat apie antraplanius veikėjus, dalyvaujančius universaliame spektaklyje, kuris vystosi praėjus 14 milijardų metų po Didžiojo sprogimo. Atrodytų, daugiau nėra apie ką kalbėti. Bet tai netiesa. Faktas yra tas, kad medžiaga, kurią matome, yra tik maža dalis to, iš ko susideda mūsų pasaulis. Visa kita yra tai, apie ką beveik nieko nežinome. Šis paslaptingas „kažkas“ vadinamas tamsiąja medžiaga.
Jei objektų šešėliai nepriklausytų nuo pastarųjų dydžio,
ir jei jie turėjo savo savavališką augimą, tada galbūt
greitai visai nebeliks gaublys nei vienos šviesios vietos.
Kozma Prutkovas
Kas nutiks mūsų pasauliui?
1929 m. Edwardui Hablai atradus raudonuosius poslinkius tolimų galaktikų spektruose, tapo aišku, kad Visata plečiasi. Vienas iš šiuo klausimu iškilusių klausimų buvo toks: kiek ilgai tęsis plėtra ir kuo ji baigsis? Gravitacinės traukos jėgos, veikiančios tarp atskirų Visatos dalių, yra linkusios sulėtinti šių dalių atsitraukimą. Prie ko prives stabdymas, priklauso nuo bendros Visatos masės. Jei jis yra pakankamai didelis, gravitacinės jėgos palaipsniui sustabdys plėtimąsi ir jį pakeis suspaudimas. Dėl to Visata ilgainiui vėl „sugrius“ iki taško, nuo kurio kadaise pradėjo plėstis. Jei masė yra mažesnė už tam tikrą kritinę masę, plėtimasis tęsis amžinai. Dažniausiai įprasta kalbėti ne apie masę, o apie tankį, kuris su mase siejamas paprastu ryšiu, žinomu iš. mokyklos kursas: Tankis yra masė, padalinta iš tūrio.
Apskaičiuota kritinio vidutinio Visatos tankio reikšmė yra maždaug 10–29 gramai kubiniame centimetre, o tai atitinka vidutiniškai penkis nukleonus kubiniame metre. Reikia pabrėžti, kad kalbame apie vidutinį tankį. Būdinga nukleonų koncentracija vandenyje, žemėje ir tavyje bei manyje yra apie 10 30 kubiniame metre. Tačiau tuštumoje, skiriančioje galaktikų spiečius ir užimančioje liūto dalį Visatos tūrio, tankis yra dešimtimis dydžių mažesnis. Nukleonų koncentracija, vidutinė visame Visatos tūryje, buvo matuojama dešimtis ir šimtus kartų, kruopščiai apskaičiuojant skirtingi metodaižvaigždžių ir dujų bei dulkių debesų skaičius. Tokių matavimų rezultatai kiek skiriasi, tačiau kokybinė išvada nesikeičia: Visatos tankis vos siekia kelis procentus kritinės reikšmės.
Todėl iki XX amžiaus aštuntojo dešimtmečio visuotinai priimta prognozė buvo amžinas mūsų pasaulio plėtimasis, kuris neišvengiamai turėtų sukelti vadinamąją karščio mirtį. Šilumos mirtis – tai sistemos būsena, kai joje esanti medžiaga pasiskirsto tolygiai, o skirtingų jos dalių temperatūra yra vienoda. Dėl to neįmanomas nei energijos perkėlimas iš vienos sistemos dalies į kitą, nei materijos perskirstymas. Tokioje sistemoje nieko nevyksta ir daugiau niekada negali pasikartoti. Aiški analogija yra vanduo, išsiliejęs ant bet kokio paviršiaus. Jei paviršius nelygus ir yra net nedideli aukščio skirtumai, vanduo juo juda iš aukštesnių į žemesnes vietas ir galiausiai kaupiasi žemumose, suformuodamas balas. Judėjimas sustoja. Liko tik paguoda, kad karščio mirtis įvyks po dešimčių ir šimtų milijardų metų. Vadinasi, apie šią niūrią perspektyvą ilgai galvoti nereikia.
Tačiau pamažu paaiškėjo, kad tikroji Visatos masė yra daug didesnė už matomą masę, esančią žvaigždėse ir dujų bei dulkių debesyse, ir, greičiausiai, yra artima kritinei. O gal lygiai jai lygi.
Tamsiosios medžiagos įrodymai
Pirmasis požymis, kad kažkas negerai apskaičiuojant Visatos masę, pasirodė XX amžiaus 30-ųjų viduryje. Šveicarų astronomas Fritzas Zwicky išmatavo greitį, kuriuo galaktikų spiečius Koma (vienas didžiausių mums žinomų spiečių, apima tūkstančius galaktikų) juda aplink bendrą centrą. Rezultatas buvo atgrasus: galaktikų greičiai pasirodė esantys daug didesni, nei buvo galima tikėtis pagal stebimą bendrą spiečiaus masę. Tai reiškė, kad tikroji Komos klasterio masė buvo daug didesnė nei tariama masė. Tačiau pagrindinis medžiagos kiekis, esantis šiame Visatos regione, kažkodėl lieka nematomas ir tiesioginiams stebėjimams nepasiekiamas, pasireiškiantis tik gravitaciniu būdu, tai yra tik kaip masė.
Paslėptos masės buvimą galaktikų spiečius taip pat įrodo eksperimentai su vadinamuoju gravitaciniu lęšiu. Šio reiškinio paaiškinimas išplaukia iš reliatyvumo teorijos. Pagal ją bet kokia masė deformuoja erdvę ir, kaip lęšis, iškreipia tiesinį šviesos spindulių kelią. Galaktikų spiečių sukeliami iškraipymai yra tokie dideli, kad jį lengva pastebėti. Konkrečiai, pagal galaktikos, esančios už spiečiaus, vaizdo iškraipymą galima apskaičiuoti medžiagos pasiskirstymą lęšių spiečiuje ir taip išmatuoti bendrą jo masę. Ir pasirodo, kad ji visada daug kartų didesnė už matomos klasterio materijos indėlį.
Praėjus 40 metų po Zwicky darbo, aštuntajame dešimtmetyje, amerikiečių astronomė Vera Rubin ištyrė sukimosi greitį aplink galaktikos materijos centrą, esantį galaktikų periferijoje. Pagal Keplerio dėsnius (ir jie tiesiogiai išplaukia iš įstatymo universalioji gravitacija), judant iš galaktikos centro į jos periferiją, galaktikos objektų sukimosi greitis turėtų mažėti atvirkščiai proporcingai kvadratinė šaknis nuo atstumo iki centro. Matavimai parodė, kad daugeliui galaktikų šis greitis išlieka beveik pastovus labai dideliu atstumu nuo centro. Šiuos rezultatus galima interpretuoti tik vienaip: medžiagos tankis tokiose galaktikose judant iš centro nemažėja, o išlieka beveik nepakitęs. Kadangi matomos materijos (esančios žvaigždėse ir tarpžvaigždinėse dujose) tankis greitai krenta link galaktikos pakraščio, trūkstamą tankį turi užtikrinti kažkas, ko dėl kokių nors priežasčių negalime pamatyti. Norint kiekybiškai paaiškinti pastebėtas sukimosi greičio priklausomybes nuo atstumo iki galaktikų centro, būtina, kad šis nematomas „kažkas“ būtų maždaug 10 kartų didesnis nei įprasta matoma medžiaga. Šis „kažkas“ buvo vadinamas „tamsiąja medžiaga“ (angliškai „ Juodoji medžiaga“) ir vis dar išlieka labiausiai intriguojančia astrofizikos paslaptimi.
Kitas svarbus tamsiosios materijos buvimo mūsų pasaulyje įrodymas gaunamas iš skaičiavimų, imituojančių galaktikų formavimosi procesą, prasidėjusį maždaug 300 000 metų po Didžiojo sprogimo. Šie skaičiavimai rodo, kad gravitacinės traukos jėgos, kurios veikė tarp sprogimo metu susidariusių skraidančių materijos fragmentų, negalėjo kompensuoti plėtimosi kinetinės energijos. Materija tiesiog neturėjo susiburti į galaktikas, kurias mes vis dėlto stebime modernioji era. Ši problema vadinama galaktikos paradoksu ir ilgam laikui tai buvo laikoma rimtu argumentu prieš Didžiojo sprogimo teoriją. Tačiau jei manytume, kad įprastos medžiagos dalelės ankstyvoji visata buvo susimaišę su nematomos tamsiosios materijos dalelėmis, tada skaičiavimuose viskas stoja į savo vietas ir pradeda susidurti galai – iš žvaigždžių tampa įmanomas galaktikų, o vėliau galaktikų spiečių formavimasis. Tuo pačiu metu, kaip rodo skaičiavimai, iš pradžių galaktikose susikaupė didžiulis kiekis tamsiosios medžiagos dalelių, o tik paskui dėl gravitacinių jėgų ant jų buvo surinkti įprastos materijos elementai, kurių bendra masė siekė vos kelis procentus. visos Visatos masės. Pasirodo, pažįstamas ir, atrodo, iki smulkmenų ištirtas matomas pasaulis, kurį neseniai laikėme beveik suprantamu, yra tik nedidelis priedas prie to, iš ko iš tikrųjų susideda Visata. Planetos, žvaigždės, galaktikos ir tu ir aš – tik ekranas didžiuliam „kažkam“, apie kurį neturime nė menkiausio supratimo.
Fotofaktas
Galaktikų spiečius (apatiniame kairiajame apskritimo srities kampe) sukuria gravitacinį lęšį. Jis iškraipo už objektyvo esančių objektų formą – ištempdamas jų atvaizdus viena kryptimi. Pagal tempimo dydį ir kryptį tarptautinė grupė Pietų Europos observatorijos astronomai, vadovaujami Paryžiaus astrofizikos instituto mokslininkų, sukonstravo masės pasiskirstymą, kuris parodytas apatiniame paveikslėlyje. Kaip matote, klasteryje yra daug daugiau masės, nei galima pamatyti per teleskopą.
Tamsių, masyvių objektų medžioklė yra lėtas procesas, o nuotraukose rezultatai neatrodo patys įspūdingiausi. 1995 metais Hablo teleskopas pastebėjo, kad viena iš didžiojo Magelano debesies žvaigždžių blykstelėjo ryškiau. Šis švytėjimas tęsėsi daugiau nei tris mėnesius, bet tada žvaigždė grįžo į natūralią būseną. O po šešerių metų šalia žvaigždės pasirodė vos šviečiantis objektas. Tai buvo šaltoji nykštukė, kuri, praeidama 600 šviesmečių atstumu nuo žvaigždės, sukūrė gravitacinį lęšį, kuris sustiprino šviesą. Skaičiavimai parodė, kad šios nykštukės masė sudaro tik 5-10% Saulės masės.
Galiausiai, bendroji reliatyvumo teorija aiškiai susieja Visatos plėtimosi greitį su vidutinio tankio joje esanti medžiaga. Darant prielaidą, kad vidutinis erdvės kreivumas lygus nuliui, tai yra, joje veikia Euklido, o ne Lobačevskio geometrija (tai patikimai patikrinama, pavyzdžiui, atliekant eksperimentus su kosminė mikrobangų foninė spinduliuotė), šis tankis turėtų būti lygus 10–29 gramams kubiniame centimetre. Matomos medžiagos tankis yra maždaug 20 kartų mažesnis. Trūkstami 95% Visatos masės yra tamsioji medžiaga. Atkreipkite dėmesį, kad tankio vertė, išmatuota pagal Visatos plėtimosi greitį, yra lygi kritinei vertei. Dvi vertės, visiškai apskaičiuojamos nepriklausomai Skirtingi keliai, sutapo! Jei iš tikrųjų Visatos tankis yra tiksliai lygus kritiniam tankiui, tai negali būti atsitiktinumas, o yra kažkokios esminės mūsų pasaulio savybės, kurią dar reikia suprasti ir suvokti, pasekmė.
Kas čia?
Ką šiandien žinome apie tamsiąją medžiagą, kuri sudaro 95% Visatos masės? Beveik nieko. Bet mes vis tiek kai ką žinome. Visų pirma, nėra jokių abejonių, kad tamsioji medžiaga egzistuoja – tai nenuginčijamai įrodo aukščiau pateikti faktai. Taip pat tikrai žinome, kad tamsioji medžiaga egzistuoja keliomis formomis. Po to XXI pradžiosšimtmečius dėl daugelio metų eksperimentų stebėjimų SuperKamiokande(Japonija) ir SNO (Kanada) buvo nustatyta, kad neutrinai turi masę, tapo aišku, kad nuo 0,3% iki 3% paslėptos masės 95% yra mums seniai pažįstamuose neutrinuose - net jei jų masė yra itin mažas, tačiau jų kiekis yra Visatoje apie milijardą kartų daugiau nukleonų: kiekviename kubiniame centimetre yra vidutiniškai 300 neutrinų. Likę 92-95% susideda iš dviejų dalių – tamsiosios medžiagos ir tamsiosios energijos. Nedidelė tamsiosios medžiagos dalis yra įprasta barioninė medžiaga, sudaryta iš nukleonų; likusią dalį, matyt, sudaro kažkokios nežinomos masyvios, silpnai sąveikaujančios dalelės (vadinamoji šaltoji tamsioji medžiaga). Energijos balansas šiuolaikinėje Visatoje pateiktas lentelėje, o istorija apie tris paskutinius jos stulpelius – žemiau.
Barioninė tamsioji medžiaga
Nedidelė (4-5%) tamsiosios medžiagos dalis yra įprasta medžiaga, kuri skleidžia mažai arba visai neskleidžia savo spinduliuotės, todėl yra nematoma. Kelių tokių objektų klasių egzistavimą galima laikyti eksperimentiškai patvirtintu. Sudėtingiausi eksperimentai, pagrįsti tuo pačiu gravitaciniu lęšiu, leido atrasti vadinamuosius masyvius kompaktiškus halo objektus, tai yra, esančius galaktikos diskų periferijoje. Tam reikėjo stebėti milijonus tolimų galaktikų kelerius metus. Kai tamsus, masyvus kūnas eina tarp stebėtojo ir tolimos galaktikos, jo ryškumas yra toks trumpam laikui mažėja (arba didėja, nes tamsus kūnas veikia kaip gravitacinis lęšis). Atliekant kruopščias paieškas, tokie įvykiai buvo nustatyti. Masyvių kompaktiškų halo objektų prigimtis nėra visiškai aiški. Greičiausiai tai yra arba atvėsusios žvaigždės (rudosios nykštukės), arba į planetas panašūs objektai, nesusiję su žvaigždėmis ir savarankiškai keliaujantys aplink galaktiką. Kitas barioninės tamsiosios medžiagos atstovas – neseniai galaktikų spiečių rentgeno astronomijos metodais aptiktos karštos dujos, kurios nešviečia matomame diapazone.
Nebarioninė tamsioji medžiaga
Pagrindiniai nebarioninės tamsiosios medžiagos kandidatai yra vadinamieji WIMP (anglų kalbos trumpinys Silpnai interaktyvios masyvios dalelės- silpnai sąveikaujančios masyvios dalelės). WIMP ypatumas yra tas, kad jie beveik nerodo sąveikos su įprasta medžiaga. Štai kodėl jie yra tikroji nematoma tamsioji medžiaga, ir kodėl juos labai sunku aptikti. WIMP masė turi būti bent dešimtis kartų didesnė už protono masę. WIMP paieška per pastaruosius 20-30 metų buvo atlikta daugybe eksperimentų, tačiau nepaisant visų pastangų, jų aptikti dar nepavyko.
Viena idėja yra ta, kad jei tokių dalelių yra, tada Žemė, skriejanti aplink Saulę su Saule aplink galaktikos centrą, turėtų skristi per WIMP lietų. Nepaisant to, kad WIMP yra itin silpnai sąveikaujanti dalelė, ji vis tiek turi labai mažą tikimybę sąveikauti su paprastu atomu. Tuo pačiu metu specialiuose įrenginiuose - labai sudėtinguose ir brangiuose - signalas gali būti įrašytas. Tokių signalų skaičius turėtų keistis ištisus metus, nes Žemei judant orbita aplink Saulę ji keičia savo greitį ir kryptį vėjo, kurį sudaro WIMP, atžvilgiu. DAMA eksperimentinė grupė, dirbanti Italijos Gran Sasso požeminėje laboratorijoje, praneša, kad kasmet svyravo signalų skaičiavimo dažnis. Tačiau kitos grupės šių rezultatų dar nepatvirtino, o klausimas iš esmės lieka atviras.
Kitas WIMP paieškos metodas pagrįstas prielaida, kad per milijardus savo egzistavimo metų įvairūs astronominiai objektai (Žemė, Saulė, mūsų galaktikos centras) turėtų užfiksuoti WIMP, kurie kaupiasi šių objektų centre ir sunaikinami. vienas kitą, sukelia neutrinų srautą. Perteklinį neutrinų srautą nuo Žemės centro link Saulės ir Galaktikos centro buvo bandoma aptikti požeminiais ir povandeniniais neutrinų detektoriais MACRO, LVD (Gran Sasso Laboratory), NT-200 (Baikalo ežeras, Rusija), SuperKamiokande, AMANDA (Scott Station - Amundsen, Pietų ašigalis), tačiau dar nedavė teigiamo rezultato.
WIMP paieškos eksperimentai taip pat aktyviai atliekami dalelių greitintuvuose. Pagal garsiąją Einšteino lygtį E=mс 2 energija lygi masei. Todėl pagreitinant dalelę (pavyzdžiui, protoną) iki labai aukšta energija ir susidūrę su kita dalele, galime tikėtis, kad gims kitų dalelių ir antidalelių (tarp jų ir WIMP) poros, kurių bendra masė yra lygi bendrai susidūrusių dalelių energijai. Tačiau eksperimentai su greitintuvu teigiamo rezultato dar nedavė.
Tamsi energija
Praėjusio amžiaus pradžioje Albertas Einšteinas, norėdamas suteikti kosmologinis modelis V bendroji teorija reliatyvumo nepriklausomybė nuo laiko, į teorijos lygtis įtraukė vadinamąją kosmologinę konstantą, kurią jis nurodė Graikiškas laiškas"lambda" - Λ. Ši Λ buvo grynai formali konstanta, kurioje pats Einšteinas nematė jokios fizinės prasmės. Po to, kai buvo atrastas Visatos plėtimasis, jo poreikis išnyko. Einšteinas labai apgailestavo dėl savo skubėjimo ir kosmologinę konstantą Λ vadino savo didžiausia mokslinė klaida. Tačiau po dešimtmečių paaiškėjo, kad Hablo konstanta, kuri lemia Visatos plėtimosi greitį, laikui bėgant kinta, o jos priklausomybę nuo laiko galima paaiškinti pasirinkus tos labai „klaidingos“ Einšteino konstantos Λ reikšmę, kuri prisideda prie į paslėptą Visatos tankį. Ši paslėptos masės dalis pradėta vadinti „tamsiąja energija“.
Apie tamsiąją energiją galima pasakyti net mažiau nei apie tamsiąją medžiagą. Pirma, ji yra tolygiai paskirstyta visoje Visatoje, skirtingai nuo įprastos materijos ir kitų tamsiosios materijos formų. Jo tiek galaktikose ir galaktikų spiečius, tiek už jų ribų. Antra, ji turi keletą labai keistų savybių, kurias galima suprasti tik analizuojant reliatyvumo teorijos lygtis ir interpretuojant jų sprendimus. Pavyzdžiui, tamsioji energija patiria antigravitaciją: dėl jos buvimo Visatos plėtimosi greitis didėja. Atrodo, kad tamsioji energija stumia save, paspartindama įprastos medžiagos, surinktos galaktikose, sklaidą. Tamsioji energija taip pat turi neigiamą slėgį, dėl kurio medžiagoje atsiranda jėga, neleidžianti jai ištempti.
Pagrindinis tamsiosios energijos kandidatas yra vakuumas. Vakuuminės energijos tankis nesikeičia Visatai plečiantis, o tai atitinka neigiamą slėgį. Kitas kandidatas yra hipotetinis itin silpnas laukas, vadinamas kvintesencija. Viltys išsiaiškinti tamsiosios energijos prigimtį pirmiausia siejamos su naujais astronominiais stebėjimais. Pažanga šia kryptimi neabejotinai atneš žmonijai radikaliai naujų žinių, nes bet kokiu atveju tamsioji energija turi būti visiškai neįprasta medžiaga, visiškai kitokia nei iki šiol nagrinėjo fizika.
Taigi, 95% mūsų pasaulio sudaro kažkas, apie ką beveik nieko nežinome. Į tokį faktą galima žiūrėti skirtingai, dėl ko nekyla jokių abejonių. Tai gali sukelti nerimą, kuris visada lydi susitikimą su kažkuo nežinomu. Arba nusivylimas, nes toks ilgas ir sudėtingas kelias į fizinės teorijos, apibūdinančios mūsų pasaulio savybes, konstravimą atvedė prie teiginio: didžioji Visatos dalis yra nuo mūsų paslėpta ir mums nežinoma.
Tačiau dauguma fizikų dabar jaučiasi padrąsinti. Patirtis rodo, kad visos mįslės, kurias gamta užminė žmonijai, anksčiau ar vėliau buvo įmintos. Be jokios abejonės, bus išspręsta ir tamsiosios materijos paslaptis. Ir tai tikrai suteiks visiškai naujų žinių ir koncepcijų, apie kurias kol kas neįsivaizduojame. Ir galbūt mes sutiksime naujų paslapčių, kurios, savo ruožtu, taip pat bus išspręstos. Tačiau tai bus visiškai kitokia istorija, kurią „Chemijos ir gyvenimo“ skaitytojai galės perskaityti tik po kelerių metų. O gal po kelių dešimtmečių.
Vaidina lemiamą vaidmenį vystantis Visatai. Tačiau apie šią keistą medžiagą kol kas žinoma mažai. Profesorius Matthias Bartelmann (Heidelbergo teorinės astrofizikos institutas) paaiškina, kaip buvo atlikti tamsiosios medžiagos tyrimai, atsakydamas į daugybę žurnalistų klausimų.
ir kaip tai atsiranda?
Neturiu supratimo! Dar niekas. Tikriausiai jis susideda iš sunkiųjų elementariųjų dalelių. Tačiau niekas nežino, ar tai tikrai dalelės. Bet kokiu atveju jie labai skiriasi nuo visko, ką žinojome anksčiau.
Ar tai tarsi visiškai naujos gyvūnų rūšies atradimas?
Taip, taip, tai geras palyginimas.
Kas ir kada atrado tamsiąją medžiagą?
1933 m. Fritzas Zwicky svarstė galaktikų judėjimą galaktikų spiečiuose, kurie priklauso nuo bendros spiečiaus masės. Tyrėjas pastebėjo, kad galaktikos, atsižvelgiant į jų apskaičiuotą masę, juda labai greitai. Tai buvo pirmoji tamsiosios medžiagos užuomina. Joks žinomas dalykas negali paaiškinti, kodėl galaktikose sulimpa žvaigždės: jos turi išsiskirti dėl didelio sukimosi greičio.
Gravitacinis lęšis Nuotrauka: Wissensschreiber
Kokių dar įrodymų yra?
Gana geras įrodymas yra gravitacinio lęšio efektas. Tolimos galaktikos mums atrodo iškreiptos, nes šviesos spinduliai nukreipiami nuo materijos savo kelyje. Tai tarsi žiūrėjimas pro rievėtą stiklą. Ir poveikis yra stipresnis, nei būtų, jei egzistuotų tik matoma medžiaga.
Kaip atrodo tamsioji medžiaga?
To negalima pamatyti, nes nėra sąveikos tarp tamsiosios medžiagos ir elektromagnetinė radiacija. Tai reiškia, kad jis neatspindi šviesos ir neskleidžia jokios spinduliuotės.
Kaip tada tyrinėti tamsiąją materiją? Kokie instrumentai reikalingi tyrimams?
Mes nenagrinėjame specialiai tamsiosios medžiagos, o tik jos apraiškas, pavyzdžiui, gravitacinio lęšio efektą. Aš esu teoretikas. Tiesą sakant, man tereikia kompiuterio, rašiklio ir popieriaus lapo. Bet aš taip pat naudoju duomenis iš didelių teleskopų Havajuose ir Čilėje.
Ar įmanoma pavaizduoti tamsiąją materiją?
Taip, galite sukurti savotišką jo platinimo žemėlapį. Kaip rodo aukščio linijos geografinis žemėlapis Kalno kontūrai čia matomi pagal linijų tankumą, kur ypač daug tamsiosios medžiagos.
Kada ji atsirado?
Tamsioji medžiaga atsirado arba tiesiogiai Didžiojo sprogimo metu, arba po 10 000–100 000 metų. Bet mes vis dar tai studijuojame.
Kiek tamsiosios medžiagos egzistuoja?
Niekas negali to tiksliai pasakyti. Tačiau remiantis naujausius tyrimus, manome, kad tamsiosios medžiagos Visatoje yra maždaug nuo septynių iki aštuonių kartų daugiau nei matomos.
Kompiuterinis modeliavimas parodo tamsiosios medžiagos plitimą tinklo pavidalu, o matome jos kaupimąsi ryškiausiose srityse
Nuotrauka: Volker Springel
Ar yra ryšys tarp tamsiosios energijos ir tamsiosios materijos?
Tikriausiai ne. Tamsioji energija skatina pagreitintą Visatos plėtimąsi, o tamsioji medžiaga laiko galaktikas kartu.
Iš kur ji atsirado?
Tamsiosios medžiagos yra turbūt visur, tačiau ji pasiskirsto netolygiai – kaip ir matoma medžiaga, formuoja gumulėlius.
Ką tamsioji materija reiškia mums ir mūsų pasaulėžiūrai?
Dėl Kasdienybė nesvarbu. Tačiau astrofizikoje tai labai svarbu, nes ji vaidina lemiamą vaidmenį Visatos vystymuisi.
Iš ko sudaryta mūsų Visata? 4,9 % – matoma medžiaga, 26,8 % Juodoji medžiaga, 68,3% - tamsioji energija Nuotrauka: Wissensschreiber
Ką tai sukels ateityje?
Tikriausiai nieko daugiau. Anksčiau tai buvo labai svarbu Visatos vystymuisi. Šiandien ji tik ir toliau laiko atskiras galaktikas kartu. Ir visatai toliau plečiantis, vis sunkiau atsiranda naujų tamsiosios medžiagos struktūrų.
Ar ateityje bus galima tiesiogiai vaizduoti tamsiąją medžiagą naudojant instrumentus?
Taip, tai įmanoma. Pavyzdžiui, galima išmatuoti vibracijas, kurios atsiranda tamsiosios medžiagos dalelėms susidūrus su kristalo atomais. Tas pats vyksta ir dalelių greitintuve: jei elementariosios dalelės, regis, be jokios priežasties skrendant netikėta kryptimi, tuomet gali būti kalta nežinoma dalelė. Tada tai būtų dar vienas tamsiosios medžiagos egzistavimo įrodymas. Įsivaizduokite: jūs stovite futbolo aikštėje, o priešais jus yra kamuolys. Jis staiga išskrenda be jokių akivaizdi priežastis. Į jį tikriausiai atsitrenkė kažkas nematomo.
Kas jus labiausiai domina jūsų darbe?
Mane traukia prielaida, kad matoma materija yra tik maža visumos dalis, o apie likusią mes neįsivaizduojame.
Dėkojame, kad skyrėte laiko. Tikimės, kad netrukus sužinosite dar daugiau apie tamsiąją medžiagą!
>Kas nutiko tamsioji medžiaga ir tamsioji energija Visata: erdvės struktūra su nuotraukomis, tūris procentais, įtaka objektams, tyrimai, Visatos plėtimasis.
Apie 80% erdvės sudaro medžiaga, kuri yra paslėpta nuo tiesioginio stebėjimo. Tai yra apie Juodoji medžiaga– medžiaga, kuri negamina energijos ar šviesos. Kaip mokslininkai suprato, kad tai dominuoja?
1950-aisiais mokslininkai pradėjo aktyviai tyrinėti kitas galaktikas. Analizės metu jie pastebėjo, kad Visata užpildyta daugiau medžiagos, nei gali pagauti „matoma akis“. Tamsiosios medžiagos šalininkai atsirasdavo kiekvieną dieną. Nors nebuvo tiesioginių jo egzistavimo įrodymų, teorijų daugėjo, kaip ir stebėjimo būdų.
Medžiaga, kurią matome, vadinama barionine medžiaga. Jį atstovauja protonai, neutronai ir elektronai. Manoma, kad tamsioji medžiaga gali sujungti barioninę ir nebarioninę medžiagą. Tam, kad Visata išliktų įprastu vientisumu, tamsiosios medžiagos turi būti 80 proc.
Nepagaunamą medžiagą gali būti neįtikėtinai sunku rasti, jei joje yra barioninės medžiagos. Tarp kandidatų yra rudųjų ir baltųjų nykštukų, taip pat neutroninių žvaigždžių. Supermasyvios juodosios skylės taip pat gali padidinti skirtumą. Tačiau jie turėjo turėti daugiau įtakos, nei matė mokslininkai. Yra manančių, kad tamsioji medžiaga turi būti sudaryta iš kažko neįprastesnio ir retesnio.
Hablo sudėtinis vaiduokliško tamsiosios medžiagos žiedo galaktikos spiečiuje vaizdas Cl 0024+17
Dauguma mokslo pasaulio mano, kad nežinomą medžiagą daugiausia sudaro ne barioninė medžiaga. Populiariausias kandidatas yra WIMPS (silpnai sąveikaujančios masyvios dalelės), kurių masė yra 10–100 kartų didesnė nei protono. Tačiau jų sąveika su įprasta medžiaga yra per silpna, todėl ją sunkiau rasti.
Neutrinos – masyvios hipotetinės dalelės, kurių masė didesnė už neutrinus, tačiau pasižymi lėtumu, dabar yra labai kruopščiai tiriamos. Jų dar nerasta. Mažesnė neutrali aksioma ir nesugadinti fotonai taip pat yra galimi variantai.
Kita galimybė – žinios apie gravitaciją yra pasenusios ir jas reikia atnaujinti.
Nematoma tamsioji medžiaga ir tamsioji energija
Bet jei kažko nematome, kaip galime įrodyti, kad tai egzistuoja? Ir kodėl nusprendėme, kad tamsioji medžiaga ir tamsioji energija yra kažkas tikro?
Didelių objektų masė apskaičiuojama pagal jų erdvinį judėjimą. XX amžiaus šeštajame dešimtmetyje spiralines galaktikas tyrinėjantys mokslininkai manė, kad medžiaga, esanti arti centro, judės daug greičiau nei medžiaga toliau. Tačiau paaiškėjo, kad žvaigždės judėjo tuo pačiu greičiu, o tai reiškia, kad masė buvo daug didesnė, nei manyta anksčiau. Dujos, tirtos elipsės formose, parodė tuos pačius rezultatus. Ta pati išvada pasiūlė save: jei sutelksite dėmesį tik į matoma masė, tada galaktikų spiečiai jau seniai būtų subyrėję.
Albertas Einšteinas sugebėjo įrodyti, kad dideli universalūs objektai gali sulenkti ir iškreipti šviesos spindulius. Tai leido juos naudoti kaip natūralų didinamąjį lęšį. Ištyrę šį procesą, mokslininkai sugebėjo sukurti tamsiosios medžiagos žemėlapį.
Pasirodo, didžiąją mūsų pasaulio dalį atstovauja vis dar sunkiai suvokiama medžiaga. Pažiūrėję vaizdo įrašą sužinosite daugiau įdomių dalykų apie tamsiąją medžiagą.
Juodoji medžiaga
Fizikas Dmitrijus Kazakovas apie bendrą Visatos energijos balansą, paslėptos masės ir tamsiosios medžiagos dalelių teoriją:
Jei kalbame apie materiją, tamsioji materija tikrai yra lyderė procentais. Tačiau apskritai tai užima tik ketvirtadalį visko. Visatoje gausu tamsioji energija.
Nuo Didysis sprogimas erdvė pradėjo plėtimosi procesą, kuris tęsiasi ir šiandien. Tyrėjai tikėjo, kad galiausiai pradinė energija baigsis ir ji sulėtės. Tačiau tolimos supernovos rodo, kad erdvė nesustoja, o įsibėgėja. Visa tai įmanoma tik tuo atveju, jei energijos kiekis yra toks didžiulis, kad įveikia gravitacinę įtaką.
Tamsioji medžiaga ir tamsioji energija: paaiškinta paslaptis
Žinome, kad Visata daugiausia yra tamsioji energija. Tai paslaptinga jėga, dėl kurios erdvė padidina Visatos plėtimosi greitį. Kitas paslaptingas komponentas – tamsioji medžiaga, kuri palaiko ryšį su objektais tik per gravitaciją.
Mokslininkai negali matyti tamsiosios medžiagos tiesioginio stebėjimo būdu, tačiau poveikį galima ištirti. Jie sugeba užfiksuoti šviesą, kurią išlenkia nematomų objektų gravitacinė jėga (gravitacinis lęšis). Jie taip pat pastebi momentus, kai žvaigždė aplink galaktiką sukasi daug greičiau nei turėtų.
Visa tai paaiškinama buvimu didelis kiekis nepagaunama medžiaga, kuri veikia masę ir greitį. Tiesą sakant, šią medžiagą gaubia paslaptis. Pasirodo, tyrėjai verčiau gali pasakyti ne tai, kas yra priešais, o tai, kas nėra „tai“.
Šiame koliaže rodomi šešių skirtingų galaktikų spiečių vaizdai, padaryti naudojant kosminis teleskopas NASA Hablas. Klasteriai buvo aptikti bandant ištirti tamsiosios materijos elgesį galaktikų spiečių susidūrimo metu
Tamsioji materija... tamsioji. Jis neskleidžia šviesos ir nėra matomas tiesiogiai. Todėl mes neįtraukiame žvaigždžių ir planetų.
Jis neveikia kaip įprastos materijos debesis (tokios dalelės vadinamos barionais). Jei barionai būtų tamsiojoje medžiagoje, jie būtų rodomi tiesioginiame stebėjime.
Taip pat neįtraukiame juodųjų skylių, nes jos veikia kaip gravitaciniai lęšiai, skleidžiantys šviesą. Mokslininkai nepastebi pakankamai lęšių įvykių, kad galėtų apskaičiuoti tamsiosios medžiagos kiekį, kurio turi būti.
Nors Visata yra didžiulė vieta, viskas prasidėjo nuo mažiausių struktūrų. Manoma, kad tamsioji medžiaga pradėjo kondensuotis, kad sukurtų „statybinius blokus“ su normalia medžiaga, taip susiformuodamos pirmosios galaktikos ir spiečiai.
Norėdami rasti tamsiąją medžiagą, mokslininkai naudoja įvairius metodus:
- Didysis hadronų greitintuvas.
- tokie instrumentai kaip WNAP ir Planck kosminė observatorija.
- tiesioginio vaizdo eksperimentai: ArDM, CDMS, Zeplin, XENON, WARP ir ArDM.
- netiesioginis aptikimas: gama spindulių detektoriai (Fermi), neutrino teleskopai (IceCube), antimedžiagos detektoriai (PAMELA), rentgeno ir radijo jutikliai.
Tamsiosios medžiagos paieškos metodai
Fizikas Antonas Bauševas apie silpną dalelių sąveiką, radioaktyvumą ir naikinimo pėdsakų paiešką:
Gilinantis į tamsiosios materijos ir tamsiosios energijos paslaptį
Mokslininkai niekada negalėjo pamatyti tamsiosios medžiagos, nes ji nesiliečia su barionine medžiaga, o tai reiškia, kad ji lieka nepagaunama šviesos ir kitų tipų elektromagnetinės spinduliuotės. Tačiau tyrėjai yra įsitikinę jo buvimu, nes stebi poveikį galaktikoms ir klasteriams.
Standartinė fizika sako, kad žvaigždės, esančios spiralinės galaktikos pakraščiuose, turėtų sulėtėti. Bet pasirodo, kad atsiranda žvaigždės, kurių greitis nepaklūsta vietos nustatymo principui centro atžvilgiu. Tai galima paaiškinti tik tuo, kad žvaigždės jaučia nematomos tamsiosios medžiagos įtaką aureole aplink galaktiką.
Tamsiosios medžiagos buvimas taip pat gali iššifruoti kai kurias iliuzijas, pastebėtas visatos gelmėse. Pavyzdžiui, keistų žiedų ir šviesos lankų buvimas galaktikose. Tai reiškia, kad šviesa iš tolimų galaktikų praeina per iškraipymą ir yra sustiprinta nematomu tamsiosios medžiagos sluoksniu (gravitacinis lęšis).
Kol kas turime keletą idėjų apie tai, kas yra tamsioji medžiaga. Pagrindinė mintis– Tai egzotiškos dalelės, kurios nesiliečia su įprasta medžiaga ir šviesa, bet turi galią gravitacine prasme. Dabar kelios grupės (kai kurios naudoja Didįjį hadronų greitintuvą) kuria tamsiosios medžiagos daleles, kurias būtų galima tirti laboratorijoje.
Kiti mano, kad įtaką galima paaiškinti esminiu gravitacinės teorijos modifikavimu. Tada gauname keletą gravitacijos formų, kurios gerokai skiriasi nuo įprasto paveikslo ir fizikos nustatytų dėsnių.
Besiplečianti visata ir tamsioji energija
Situacija su tamsiąja energija yra dar painesnė, o pats atradimas 1990-aisiais tapo nenuspėjamas. Fizikai visada manė, kad gravitacijos jėga sulėtėja ir vieną dieną gali sustabdyti visuotinio plėtimosi procesą. Dvi komandos ėmėsi išmatuoti greitį ir abi, savo nuostabai, aptiko pagreitį. Atrodo, tarsi mestumete obuolį į orą ir žinote, kad jis būtinai nukris, bet vis labiau tolsta nuo jūsų.
Tapo aišku, kad pagreitį įtakoja tam tikra jėga. Be to, atrodo, kad kuo platesnė Visata, tuo ši jėga įgyja daugiau „jėgos“. Mokslininkai nusprendė tai pavadinti tamsiąja energija.
