Просто о сложном: что такое темная материя и где ее искать. Эфир это темная материя
Что такое темная материя? Существует ли темная материя?
Вопрос происхождения Вселенной, ее прошлого и будущего волновал людей с незапамятных времен. На протяжении многих веков теории возникали и опровергались, предлагая картину мира, опирающуюся на известные данные. Основательным потрясением для научного мира стала теория относительности Эйнштейна. Она же внесла огромный вклад в понимание процессов, формирующих Вселенную. Однако и теория относительности не могла претендовать на звание истины в последней инстанции, не требующей каких бы то ни было дополнений. Совершенствующиеся технологии позволили астрономам сделать немыслимые ранее открытия, которые потребовали новой теоретической базы или значительного расширения уже существующих положений. Одним из таких феноменов стала темная материя. Но обо всем по порядку.
Дела давно минувших дней
Для понимания термина «темная материя» вернемся в начало прошлого века. В то время главенствовало представление о Вселенной как о стационарной структуре. Между тем общая теория относительности (ОТО) предполагала, что рано или поздно сила притяжения приведет к «слипанию» всех объектов космоса в единый клубок, произойдет так называемый гравитационный коллапс. Между космическими объектами не существует сил отталкивания. Взаимное притяжение компенсируется центробежными силами, создающими постоянное движение звезд, планет и прочих тел. Таким образом поддерживается равновесие системы.
Для того чтобы предотвратить теоретический коллапс Вселенной, Эйнштейн ввел космологическую постоянную - величину, приводящую систему в необходимое стационарное состояние, но при этом фактически выдуманную, не имеющую очевидных оснований.
Расширяющаяся Вселенная
Вычисления и открытия Фридмана и Хаббла показали отсутствие необходимости нарушать стройные уравнения ОТО при помощи новой постоянной. Было доказано, и сегодня этот факт практически ни у кого не вызывает сомнений, что Вселенная расширяется, у нее было когда-то начало, и о стационарности речи идти не может. Дальнейшее развитие космологии привело к появлению теории большого взрыва. Главное подтверждение новых предположений — наблюдаемое увеличение со временем расстояния между галактиками. Именно измерение скорости удаления друг от друга соседних космических систем и привело к формированию гипотезы о том, что существует темная материя и темная энергия.
Данные, не согласующиеся с теорией
Фриц Цвикки в 1931 году, а потом и Ян Оорт в 1932-м и в 1960-х занимались подсчетом массы вещества галактик в удаленном скоплении и соотношения ее со скоростью удаления их друг от друга. Из раза в раз ученые приходили к одним и тем же выводам: такого количества вещества недостаточно, чтобы создаваемая им гравитация могла удержать вместе галактики, двигающиеся со столь большими скоростями. Цвикки и Оорт предположили, что существует скрытая масса, темная материя Вселенной, не позволяющая космическим объектам разлететься в разные стороны.
Однако гипотеза получила признание научного мира только в семидесятых годах, после оглашения результатов работы Веры Рубин.
Она построила кривые вращения, наглядно демонстрирующие зависимость скорости движения вещества галактики от расстояния, которое отделяет его от центра системы. Вопреки теоретическим предположениям оказалось, что скорости звезд по мере удаления от галактического центра не уменьшаются, а возрастают. Объяснить подобное поведение светил можно было только наличием у галактики гало, которое заполняет темная материя. Астрономия, таким образом, столкнулась с совершенно неизученной частью мироздания.
Свойства и состав
Темной этот вид материи называют потому, что ее нельзя увидеть никакими существующими способами. Ее присутствие опознается по косвенному признаку: темная материя создает гравитационное поле, при этом не излучая совершенно электромагнитных волн.
Важнейшей задачей, возникшей перед учеными, стало получение ответа на вопрос о том, из чего состоит эта материя. Астрофизики пытались «наполнить» ее привычным барионным веществом (барионная материя состоит из более или менее изученных протонов, нейтронов и электронов). В темное гало галактик включали компактные слабоизлучающие звезды типа коричневых карликов и огромные, по массе приближенные к Юпитеру планеты. Однако подобные предположения не выдерживали проверки. Барионная материя, привычная и известная, таким образом, не может играть существенной роли в скрытой массе галактик.
Сегодня поиском неизвестных составляющих занимается физика. Практические изыскания ученых основываются на теории суперсимметрии микромира, согласно которой для каждой известной частицы существует суперсимметричная пара. Вот они-то и составляют темную материю. Однако доказательств существования подобных частиц пока получить не удалось, возможно, это дело ближайшего будущего.
Темная энергия
Открытием нового типа материи не закончились сюрпризы, которые подготовила Вселенная ученым. В 1998 году астрофизикам представился еще один шанс сопоставить данные теорий с фактами. Этот год ознаменовался взрывом сверхновой звезды в далекой от нас галактике.
Астрономы измерили расстояние до нее и крайне удивились полученным данным: звезда вспыхнула гораздо дальше, чем это должно было быть согласно существующей теории. Оказалось, что скорость расширения Вселенной со временем увеличивается: сейчас она гораздо выше, чем была 14 миллиардов лет назад, когда предположительно случился большой взрыв.
Как известно, чтобы ускорить движение тела, ему нужно передать энергию. Силу, которая вынуждает Вселенную расширяться быстрее, стали называть темной энергией. Это не менее загадочная часть космоса, чем темная материя. Известно лишь, что для нее характерно равномерное распределение по всей Вселенной, а зарегистрировать ее воздействие можно лишь на огромных космических расстояниях.
И снова космологическая постоянная
Темная энергия пошатнула теорию большого взрыва. Часть научного мира скептически относится к возможности подобной субстанции и вызванного ей ускорения расширения. Некоторые астрофизики пытаются возродить забытую космологическую постоянную Эйнштейна, которая вновь из разряда большой научной ошибки может перейти в число рабочих гипотез. Ее присутствие в уравнениях создает антигравитацию, приводящую к ускорению расширения. Однако некоторые следствия наличия космологической постоянной не согласуются с данными наблюдений.
Сегодня темная материя и темная энергия, составляющие большую часть вещества во Вселенной, — загадки для ученых. Однозначного ответа на вопрос об их природе нет. Более того, возможно, это не последняя тайна, что хранит от нас космос. Темная материя и энергия могут стать преддверием новых открытий, способных перевернуть наше представление об устройстве Вселенной.
fb.ru
Физики доказали, что сверхлегкая темная материя не существует в принципе
МОСКВА, 16 ноя – РИА Новости. Наблюдения за движением нейтронов и атомов тяжелых металлов при сверхнизких температурах показали, что самые легкие формы аксионов, частиц "легкой" темной материи, не могут существовать в принципе, что в очередной раз усложнило ее поиски, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review X.
Темная материя может быть источником загадочных "радиосигналов пришельцев""Эти результаты открывают новое окно для поисков темной материи. Они указывают на то, что аксионы не могут существовать в принципе в очень широком диапазоне масс и энергий, что заметно сокращает поле, где мы должны искать следы этой загадочной субстанции. Можно сказать, что наши поиски теперь начинаются заново", — заявил Николас Эйрс (Nicholas Ayres) из университета Сассекса (Великобритания).Достаточно долгое время ученые считали, что Вселенная состоит из той материи, которую мы видим, и которая составляет основу всех звезд, черных дыр, туманностей, скоплений пыли и планет. Но первые наблюдения за скоростью движения звезд в близлежащих к нам галактиках показали, что светила на их окраинах движутся в них с невозможно высокой скоростью, которая была примерно в 10 раз выше, чем показывали расчеты на базе масс всех светил в них.
Причиной этого, как сегодня считают ученые, была так называемая темная материя – загадочная субстанция, на чью долю приходится примерно 75% от массы материи во Вселенной. Как правило, в каждой галактике примерно в 8-10 раз больше темной материи, чем ее видимой "кузины", и эта темная материя удерживает звезды на месте и не дает им "разбежаться".
Сегодня почти все ученые уверены в существовании темной материи, однако ее свойства, помимо ее очевидного гравитационного влияния на галактики и скопления галактик, остаются загадкой и предметом споров среди астрофизиков и космологов. Достаточно долго ученые предполагали, что она сложена из сверхтяжелых и "холодных" частиц-"вимпов", никак не проявляющих себя, кроме как притягивая видимые скопления материи.
Физики: поиски "тяжелой" темной материи в очередной раз не дали результатовЭйрс и его коллеги фактически случайно обнаружили, что самые легкие виды аксионов, о которых часто говорят теоретики, не могут существовать в принципе, анализируя результаты эксперимента CryoEDM, крайне далекого от космологии и темной материи.
Этот проект, как рассказывает физик, был запущен два десятилетия лет назад для точного измерения одной из самых малых фундаментальных величин – дипольного момента нейтрона. Под этим словом физики понимают то, как распределены области с положительным и отрицательным зарядом внутри нейтрона, и является ли нейтрон действительно полностью электрически нейтральной частицей.
Ученые из НАСА нашли следы темной материи в галактике АндромедыВ рамках CryoEDM физики пытаются найти дипольный момент нейтрона, наблюдая за тем, как "суп" из одиночных атомов редкого изотопа ртути и нейтронов реагирует на резкие изменения в направлении и силе электрического поля, внутри которого они находятся. Если нейтрон имеет дипольный момент, то тогда его спин будет "дергаться" особым образом при "переворачивании" поля, что можно будет "увидеть", наблюдая за тем, как меняется поляризация частицы.
Анализируя данные, полученные детекторами CryoEDM в первый период их работы, ученые заметили, что точность этих наблюдений была столь высокой, что на поведение атомов ртути и нейтронов будут сильно влиять взаимодействия их субатомных частиц с аксионами. Иными словами, если аксионы существуют, то они будут вызывать еще один тип колебаний, причем их сила будет напрямую зависеть от массы частиц темной материи.
Как показал повторный анализ данных CryoEDM, ничего подобного в поведении ртути и нейтронов не наблюдалось, что указывает на принципиальное отсутствие самых легких версий аксионов, чья масса в миллионы и десятки миллиардов раз меньше, чем у электрона.
Академик: "новая физика" может начаться со стерильных нейтриноПодобные результаты, как подчеркивает Эйрс, не исключают возможности существования других видов аксионов, но заметно сужают размеры поля, где их существование остается допустимым с точки зрения науки. Вполне возможно, что темная материя состоит не из сверхтяжелых или сверхлегких частиц, похожих на видимую материю, а имеет совершенно иную природу, о которой мы пока не догадываемся, заключают авторы статьи.
ria.ru
что такое темная материя и где ее искать — T&P
Теоретическая конструкция в физике, называемая Стандартной моделью, описывает взаимодействия всех известных науке элементарных частиц. Но это всего 5% существующего во Вселенной вещества, остальные же 95% имеют совершенно неизвестную природу. Что представляет из себя эта гипотетическая темная материя и как ученые пытаются ее обнаружить? Об этом в рамках спецпроекта «Физтех. Читалка» рассказывает Айк Акопян, студент МФТИ и сотрудник кафедры физики и астрофизики.
Стандартная модель элементарных частиц, окончательно подтвержденная после обнаружения бозона Хиггса, описывает фундаментальные взаимодействия (электрослабое и сильное) известных нам обычных частиц: лептонов, кварков и переносчиков взаимодействия (бозонов и глюонов). Однако оказывается, что вся эта огромная сложная теория описывает лишь около 5–6% всей материи, тогда как остальная часть в эту модель никак не вписывается. Наблюдения самых ранних моментов жизни нашей Вселенной показывают нам, что примерно 95% материи, которая окружает нас, имеет совершенно неизвестную природу. Иными словами, мы косвенно видим присутствие этой скрытой материи из-за ее гравитационного влияния, однако напрямую поймать ее пока не удавалось. Это явление скрытой массы получило кодовое название «темная материя».
Современная наука, особенно космология, работает по дедуктивному методу Шерлока Холмса
Эксперимент LUX, в ходе которого ученые пытались с помощью бассейна, заполненного 400 кг жидкого ксенона, поймать частички темной материи — WIMPs, слабо взаимодействующие массивные частицы, — ни к чему не привел. Сейчас к запуску готовится новый эксперимент — DARWIN, в котором планируется использовать 25-тонную массу ксенона для детектирования WIMP (см. рис. 1). С другой стороны, эксперимент ADMX, направленный на обнаружение других (во много раз более легких по массе) кандидатов на роль темной материи, гипотетических аксионов, тоже пока не дал никаких результатов.
Установки экспериментов LUX (слева) и ADMX (справа)
В результате такого молчания детекторов возникает совершенно естественный вопрос: почему мы ищем именно эти частицы, почему не что-то другое? Почему эта масса не может скрываться в других известных нам частицах или объектах? Не может ли быть так, что мы вообще идем на поводу у кодового названия, то есть не может ли быть так, что никакой темной материи и вовсе нет, просто теория гравитации дает сбой и не работает на таких масштабах? Как ученые могут быть так уверены в себе?
Дело в том, что современная наука, особенно в области космологии, работает по дедуктивному методу Шерлока Холмса. Изначально может быть огромное количество вероятных и невероятных, обычных и экзотических, вписывающихся в современную теорию и противоречащих ей гипотез, объясняющих какое-либо явление. Однако объективным судьей, отсеивающим все невозможные варианты гипотез, является самое простое наблюдение и эксперимент. Соответствие наблюдениям — самый базовый критерий, которому должна удовлетворять любая научная теория. Иными словами, если отбросить все невозможные гипотезы, то оставшаяся, сколь бы парадоксальной и невероятной она ни была, и является истиной. Наука работает так, как происходит расследование преступления, где каждая улика и алиби подозреваемых имеют решающий вес. Здесь я хочу как раз рассказать об этих отсеянных гипотезах и объяснить, почему такие длительные и дорогостоящие поиски WIMP и аксионов имеют под собой очень твердые основания.
Первые наблюдения, Или место преступления
Впервые странное явление обнаружил американский астроном Цвикки в 1933 году. Он исследовал скопление галактик Волос Вероники (Coma Cluster) и обнаружил странное расхождение. Дело в том, что измерить массу галактики можно двумя способами. В первом случае можно просто посчитать количество галактик в скоплении, прикинуть их примерную массу по количеству звезд (зная примерно массу каждой) и просто сложить массы всех галактик. У него получилось примерно 1013 (в массах Солнца). Во втором случае можно измерить скорости галактик: чем больше скорость, тем больше гравитационная сила, действующая на эту галактику, и тем больше общая масса скопления. Таким образом можно снова с некоторой точностью оценить массу скопления, и в этот раз у Цвикки получилось 5×1014, то есть в 50 раз больше.
Подозреваемый №1: межзвездная пыль/газ
Подобное расхождение на тот момент не вызвало большого резонанса в научном мире, так как наблюдений было в принципе очень мало и, соответственно, не хватало информации о межзвездной пыли, газе, карликовых звездах. Тогда считалось, что эта дополнительная масса может скрываться именно в них.
В своей работе 1970 года Вера Рубин и Кент Форд изучали для галактики Андромеды зависимость скорости звезд от их отдаленности от центра галактики (так называемую кривую вращения). Так как основная часть звезд сконцентрирована вблизи центра галактики, логично предположить, что чем дальше звезда от центра, тем меньше должна быть гравитационная сила, действующая на нее, и тем меньше должна быть ее скорость. Однако оказалось, что для звезд на периферии такой закон не выполняется и кривая выходит на константу (см. рис. 2).
Кривая вращения для галактики Андромеды (из статьи V. Rubin, Kent Ford Jr., 1970)
Это означало, что основная масса, которая влияет на вращение звезд, не просто скрыта от нас. Она распределена вплоть до периферии и, возможно, еще дальше. Позже подобные кривые были прорисованы для различных галактик с абсолютно тем же результатом. Для многих эллиптических галактик эти кривые не просто не спадали, но и возрастали, то есть чем дальше звезда находилась от центра, тем больше была ее скорость. Получается, что большая часть массы (в среднем более 90%) заключена не в звездах и эта скрытая масса распределена далеко за областью галактического диска в виде сферического гало (см. рис. 3). (Гало — оптический феномен, светящееся кольцо вокруг объекта — источника света. — Прим. ред.)
Сравнение области скрытой массы и размера галактики
Межзвездная пыль и газовые облака теперь уже никак не могли объяснить наличие скрытой массы. Дело в том, что так или иначе и пыль, и газ имеют внутреннее взаимодействие: из-за трения излучения частички пыли или молекулы газа теряли бы энергию, постепенно скапливаясь с периферии в центр. И в результате мы бы имели не огромное гало, простирающееся далеко за пределы самой галактики, а скопление вещества в центре. Поэтому гипотеза газопылевой природы опровергается.
Подозреваемый №2: слабо излучающие астрофизические объекты
Следующей по простоте очевидной гипотезой было то, что скрытая часть массы может быть заключена в каких-нибудь известных астрофизических объектах (англ. MACHO — Massive astrophysical compact halo object), таких как слабые или потухшие звезды, белые, коричневые карлики, нейтронные звезды, черные дыры или даже массивные планеты типа Юпитера. Ввиду своей малости и слабой светимости эти объекты не видны в телескоп, и, вполне возможно, их так много, что они и обеспечивают наличие этой скрытой массы.
Когда слабосветящийся массивный объект пересекает наш луч зрения, то видимый объект, находящийся позади, например звезда, становится ярче из-за гравитационного линзирования света (см. рис. 4). Такое явление называется гравитационным микролинзированием. Наличие таких MACHO должно было бы привести к огромному количеству событий микролинзирования. Однако наблюдения орбитального телескопа Hubble показали, что таких событий необычайно мало и если такие объекты MACHO и есть, то их масса составляет меньше 20% от массы галактик, но никак не 95%.
Микролинзирование звезды объектом MACHO
Более того, все эти опровержения позже были подкреплены наблюдениями космического реликтового фона. Дело в том, что эти наблюдения вводят четкое ограничение на число барионов (протоны, нейтроны и все, что состоит из кварков), которые могли родиться в ранней Вселенной в период нуклеосинтеза (образования атомных ядер. — Прим. ред.). В частности, это говорит нам о том, что та барионная материя (все светящиеся звезды, газ, пылевые облака) — это уж, по крайней мере, большая часть всей барионной материи в нашей Вселенной и, соответственно, скрытая масса не может состоять из барионов.
Подозреваемый №3: модифицированные теории
Вернемся к началу рассказа: а что, если никакой дополнительной массы нет? Что, если у нас просто немножко по-другому работает теория гравитации или законы Ньютона?
В самом начале мы говорили, что чем больше гравитационная сила, действующая на объект (в данном случае — на галактику или отдельную звезду), тем больше ее ускорение (закон Ньютона) и, соответственно, скорость, так как центростремительное ускорение пропорционально квадрату скорости. Но что, если подкорректировать закон Ньютона? В 1983 году израильский физик Мордехай Милгром предложил гипотезу MOND (Modified Newtonian dynamics), в которой закон Ньютона был несколько cкорректирован для случая, когда ускорения достаточно малы (10–8 см/с2).
Такой подход хорошо объяснял кривые вращения, полученные Рубин и Фордом, и возрастающие кривые вращения для эллиптических галактик. Однако для скоплений темной материи, где ускорения галактик куда больше ускорения единичных звезд, MOND не вносил никаких поправок, и вопрос оставался открытым. Другой подход был предложен в многочисленных попытках модифицировать теорию гравитации. Сейчас существует широкий класс таких теорий, называемый параметризованным постньютоновским формализмом, где каждая отдельная теория описывается своим набором 10 стандартных параметров, объясняющих отклонение от обычной гравитации.
Какие-то из этих теорий действительно снимают проблему скрытой массы, однако ведут к другим проблемам. Например, к массивным фотонам или хроматичности гравитационной линзы (зависимости отклонения света от частоты), что, конечно же, не подтверждается наблюдениями. В любом случае, ни одна из этих теорий до сих пор не подтверждена наблюдениями. Таким образом, из всевозможных гипотез осталась только одна возможная (хотя изначально экзотическая), не противоречащая эксперименту: темная материя — это какие-то частицы небарионной природы (то есть не состоящие из кварков). Таких кандидатов в теории существует очень много (см. рис. 5), однако их подразделяют на две основные группы — холодную и горячую темные материи.
Кандидаты на роль темной материи, отсортированные по массам (из статьи V. Trimble, 1987)
Подозреваемый №4: горячая темная материя
Горячая темная материя — это легкие частицы, движущиеся со скоростями, близкими к скорости света. Самым очевидным кандидатом на эту роль является самое обычное нейтрино. Эти частицы имеют очень малые массы (раньше считалось, что их масса равна нулю), рождаются в недрах звезд при различных термоядерных процессах и летят, почти ни с чем не взаимодействуя. Однако оказалось, что при том количестве нейтрино, которое есть у нас во Вселенной, для объяснения темной материи необходимо, чтобы их масса была около 10 электронвольт. Но эксперименты ограничивают массу нейтрино сверху до долей одного эВ, что в сотни раз меньше.
После отказа от обычных нейтрино появилась теория о наличии так называемых стерильных нейтрино — гипотетических частиц, возникающих в теории суперслабых взаимодействий. Однако такие частицы в экспериментах пока не обнаружены, и факт их существования сейчас под вопросом. Космологические наблюдения последних лет показали, что если горячая темная материя и есть, то она составляет не больше 10% от всей темной материи. Дело в том, что различные типы темной материи предлагают различные сценарии формирования галактик (см. рис. 6).
В сценарии горячей темной материи (top-down) в результате эволюции сперва формируются большие куски материи, которые затем схлопываются в отдельные мелкие скопления и в итоге превращаются в галактики. В сценарии холодной темной материи (bottom-up) сперва формируются мелкие карликовые галактики и скопления, которые затем сцепляются и образуют более крупные. Наблюдения и компьютерное моделирование показывают, что в нашей Вселенной реализуется именно этот сценарий, что указывает на явное доминирование холодной темной материи.
Сверху — сценарий top-down (горячая темная материя), снизу — сценарий bottom-up (холодная темная материя)
Подозреваемый №5: холодная темная материя
Гипотеза с холодной темной материей на сегодняшний день является самой распространенной в ученом сообществе. Гипотетические частицы холодной темной материи подразделяются на две категории — слабо взаимодействующие массивные частицы (WIMPs — weakly interacting massive particles) и слабо взаимодействующие легкие частицы (WISPs — weakly interacting slim particles). WIMPs — это в основном частицы из теории суперсимметрии (суперсимметричные партнеры обычных частиц) с массами больше нескольких килоэлектронвольт, такие как фотино (суперпартнер фотона), гравитино (суперпартнер гипотетического гравитона) и так далее. Существование одного из главных претендентов на роль WISP — аксионоподобной частицы (ALP) — опровергли недавние наблюдения орбитального гамма-телескопа FERMI/LAT.
Сейчас основным кандидатом из группы WISP является аксион, возникающий в теории сильного взаимодействия и имеющий очень малую массу. Такая частица способна в больших магнитных полях превращаться в фотон-фотонную пару, что дает намеки на то, как можно попробовать ее обнаружить. В эксперименте ADMX используют большие камеры, где создается магнитное поле в 80000 гаусс (это в 100000 раз больше магнитного поля Земли). Такое поле в теории должно стимулировать распад аксиона на фотон-фотонную пару, которую и должны поймать детекторы. Несмотря на многочисленные попытки, пока обнаружить WIMP, аксионы или стерильные нейтрино не удалось.
Таким образом, мы пропутешествовали через огромное количество различных гипотез, стремящихся объяснить странное наличие скрытой массы, и, откинув с помощью наблюдений все невозможное, пришли к нескольким возможным гипотезам, с которыми уже можно работать.
Отрицательный результат в науке — это тоже результат, так как он дает ограничение на различные параметры частиц, например отсеивает диапазон возможных масс. Из года в год все новые и новые наблюдения и эксперименты в ускорителях дают новые, более строгие ограничения на массу и другие параметры частиц темной материи. Таким образом, выкидывая все невозможные варианты и сужая круг поисков, мы день ото дня становимся все ближе к понимаю, из чего же все-таки состоит 95% материи в нашей Вселенной.
Не пропустите следующую лекцию
theoryandpractice.ru
Персональный сайт - Так все таки эфир или темная материя?
Эфир существует!
Думаю, существование эфира обоснованно. Сейчас много говорится про темную материю, на которую приходится чуть не ли 90% массы вселенной, но которую ни пощупать, ни взвесить мы не можем, а можем только теоретически рассчитать.Придумали какое-то нейтрино. Очередной лохотрон. Нейтрино и темная материя - херня на постном масле, по сути. Высасывают что-то из пальца ученые в гомне моченые, что аж на голову не натянешь.Если учесть волновую природу света, звука, электричества и прочего прочего, то становится непонятно, как эти волны, эти кванты могут распространяться в пустоте?С точки зрения здравого смысла, ничего не может распространяться в абсолютной пустоте. Ничего, даже мысли.По-моему, пустоты не существует. Ее тупо нет.Вся наша, якобы, пустота и не пустота вовсе, а пространство, заполненное эфиром, который ни наши приборы, ни наши органы чувств ощутить не в состоянии. Эфир - это пятое состояние материи. Я так думаю.И мы этот эфир и ничто живое физически не замечаем до поры до времени. Как рыбы не замечают вод океана, когда в нем плавают. Опять же, до поры до времени. Мы в состоянии ощущать эфир только косвенно, через вибрации, через волны, магнитные, световые, звуковые, не важно. Но если бы не было бы эфира, не было бы и волн. Волновая природа мира в пустоте невозможна. Мы все барахтаемся в эфире будто в киселе и, по сути, даже способны чувствовать вибрации каждого, чьи вибрации совпадают с нашими.Существование эфира многое объясняет.Похоже, что человечество сознательно кто-то уводит от реального положения дел с одной лишь целью, держать людишек в невежестве, дабы было бы удобней им управлять.Сука, пришельцы среди нас!
Вывод.Бытие есть, а небытия нет!Темная материя, нейтрино и прочее - лишь есть байки ученых в гомне моченых. Мы имеем тот случай, когда наука сама себя трахнула в жопу. Имперический путь в глобальном плане себя не оправдывает. вселенную одним аршином не измерить.Мне похуй, будет кто соглашаться со мной, аль нет, но здравый смысл подсказывает мне, что эфир существует и имеет реальную массу, так как подходит под категори бытия, которая и составляет примерно 90%, более или менее.
ЗЫ. Отсюда вытекает, что хуй съебешься с этой ебаной подводной лодки под названием тварный мир.
Тезис Парменида был таким: «Бытие есть, а небытия – нет». Если бытие изменится, то оно превратится в то, чем оно не было. А это невозможно, потому что нет небытия, чтобы произошло превращение в небытие. Таким образом, есть только одно бытие, и оно неизменно. Значит, бытие покоится в вечности, а не во времени. Наблюдаемый нами изменяющийся мир является временным и обречен на исчезновение отображением настоящего мира. Настоящий мир не подвергается даже малейшему изменению.
Мир - есть ХАОС.
cold-moon-hell.narod.ru
Что такое тёмная материя?
Темная материя - одна из самых загадочных субстанций во вселенной. Во всяком случае, так считают очень многие. Загадочности этому "веществу" придает и то, что её невозможно обнаружить, и то, что она якобы есть везде, и само название "темная".Но, на самом деле, ничего особенно загадочного в ней нет. Или есть. Решайте сами =)
Немного истории
"Открытие" темной материи состоялось в конце прошлого века. Физики изучали скорость вращения галактик и внезапно пришли к выводу, что она значительно выше, чем предсказываемая теоретически.Галактики вращались слишком быстро.
А поскольку скорость вращения галактики напрямую зависит от её массы, астрономы и физики пришли к выводу, что помимо непосредственно наблюдаемой материи в галактиках есть еще что-то - что-то тяжелое и невидимое. Темная материя.
Изначально предполагалось, что темная материя - это просто материя, невидимая в "стандартном" электромагнитном диапазоне. В конце концов, в космосе полно объектов, которые невозможно разглядеть в обычные телескопы.Однако доля массы темной материи в общей массе галактики настолько превышает долю массы "обычной" материи, что становится очевидно - темная материя - это не всякие коричневые карлики. Это что-то иное.
Что это вообще такое
Тем временем, наступил 2014 год, а физики всё никак не могут дать ответ на вопрос "Что такое темная материя?".Впрочем, список кандидатов достаточно велик.
Во-первых, это всё-таки может быть "обычная" материя, по ряду причин ненаблюдаемая.Те же коричневые карлики и черные дыры имеют очень малые физические размеры, не наблюдаются в обычный телескоп и при этом достаточно тяжелые.
Во-вторых, это может быть "странная", небарионная материя - легкие и тяжелые нейтрино либо суперсимметричные партнеры частиц.Объяснение того, что значит "суперсимметричные партнеры частиц" слишком длинное для записи, потому примите как факт.Суперпарнеры частиц - самый подходящий кандидат на роль темной материи. Их действительно невозможно обнаружить, а их энергия значительно превышает энергию "обычных", "наших" частиц.
Ну и, наконец, многие ученые полагают, что темная материя - и не материя как таковая вовсе, а просто "материализовавшиеся" дефекты структуры пространства-времени - магнитные монополи, космические струны и всякое такое. Подобные дефекты при малых физических размерах имеют колоссальную массу, и, следовательно, вполне годятся на роль темной материи.
Темная материя рядом с вами
Темная материя вездесуща. Её можно найти даже в Солнечной системе. Правда, совсем немного - около 50 грамм.Впрочем, теории предсказывают, что в Солнечной системе найдется полкило темной материи, так что, может быть, ещё не все потеряно, и кто-нибудь в будущем сможет её обнаружить.
Научно-фантастический взгляд
В научной фантастике темная материя предстает то спасителем вселенной, то убийцей.На самом деле, в настоящий момент темная материя практически не оказывает никакого влияния на состояние вселенной, присутствуя только лишь "для галочки" - образуя массу и подтверждая космологические теории, касающиеся способа образования галактик.
И несмотря на то, что природа темной материи пока неизвестна, сама по себе темная материя - нечто обыденное, нормальное для нашей вселенной. А вот темная энергия...
ribalych.ru
Что такое материя черная? Теория темной материи
Что было первым: яйцо или курица? Над этим простым вопросом учёные всего мира бьются не один десяток лет. Аналогичный вопрос возникает о том, что было в самом начале, в момент сотворения Вселенной. А было ли оно, это сотворение, либо Вселенные цикличны или бесконечны? Что такое черная материя в космосе и чем она отличается от белой? Отбрасывая в сторону различного рода религии, попробуем подойти к ответам на эти вопросы с научной точки зрения. За прошедшие несколько лет учёным удалось совершить невероятное. Наверно, впервые в истории выкладки физиков-теоретиков сошлись с выкладками физиков-экспериментаторов. Научному сообществу за эти годы было представлено несколько различных теорий. Более или менее точно, эмпирическими путями, порою квазинаучно, однако теоретические расчетные данные были-таки подтверждены экспериментами, некоторые даже с задержкой на не один десяток лет (бозон Хиггса, например).
Таких теорий много, например: теория Струн, теория Большого взрыва (Big Bang), теория цикличных Вселенных, теория параллельных Вселенных, Модифицированная Ньютоновская динамика (MOND), теория стационарной Вселенной Ф. Хойла и другие. Однако в настоящее время общепринятой считается теория постоянно расширяющейся и эволюционирующей Вселенной, тезисы которой вполне укладываются в рамках концепции Большого взрыва. При этом квазиэмпирически (т. е. опытным путём, но с большими допусками и основываясь на существующих современных теориях строения микромира) были получены данные о том, что все известные нам микрочастицы составляют лишь 4,02 % от общего объёма всего состава Вселенной. Это так называемый "барионный коктейль", либо барионная материя. Однако основная часть нашей Вселенной (более 95%) - это вещества иного плана, иного состава и свойств. Это так называемая черная материя и черная энергия. Они ведут себя иначе: по-другому реагируют на различного рода реакции, не фиксируются существующими техническими средствами, проявляют не изученные ранее свойства. Из этого можно сделать вывод, что либо эти вещества подчиняются другим законам физики (Неньютонова физика, словесный аналог Неевклидовой геометрии), либо наш уровень развития науки и техники находится лишь на начальном этапе её становления.
Что такое барионы?
Согласно существующей в настоящее время кварк-глюонной модели сильных взаимодействий, элементарных частиц всего шестнадцать (и недавнее открытие бозона Хиггса это подтверждает): шесть типов (флэйворов) кварков, восемь глюонов и два бозона. Барионы - это тяжелые элементарные частицы с сильным взаимодействием. Самые известные из них - это кварки, протон и нейтрон. Семейства таких веществ, различающиеся по спину, массам, их "цвету", а также числам "очарованности", "странности", как раз и являются кирпичиками того, что мы называем барионная материя. Черная (тёмная) материя, составляющая 21,8 % от общего состава Вселенной, состоит из иных частиц, не испускающих электромагнитного излучения и никак с ним не реагирующих. Поэтому для прямого наблюдения как минимум, а уже тем более для регистрации таких веществ необходимо для начала понять их физику и согласовать законы, которым они подчиняются. Многие современные учёные в настоящее время занимаются этим делом в научно-исследовательских институтах разных стран.
Самый вероятный вариант
Какие же вещества рассматриваются в качестве возможных? Для начала следует отметить, что существует всего два возможных варианта. Согласно ОТО и СТО (Общей и Специальной теории относительности), по составу этим веществом может являться как барионная, так и небарионная тёмная материя (черная). Согласно основной теории Большого взрыва, любая существующая материя представлена в виде барионов. Этот тезис доказан с предельно высокой точностью. В настоящее время учёные научились фиксировать частицы, образовавшиеся через минуту после разрыва сингулярности, то есть после взрыва сверхплотного состояния вещества, с массой тела, стремящейся к бесконечности, и размерами тела, стремящимися к нулю. Сценарий с барионными частицами наиболее вероятен, так как именно из них состоит и посредством них продолжает своё расширение наша Вселенная. Черная материя, согласно этому предположению, состоит из основных, общепринятых Ньютоновской физикой частиц, но по каким-то причинам слабовзаимодействующих электромагнитным образом. Именно поэтому детекторы их не фиксируют.
Не всё так гладко
Такой сценарий устраивает многих учёных, однако всё же остаётся больше вопросов, чем ответов. Если и черная, и белая материя представлена только барионами, то концентрация лёгких барионов в процентном соотношении к тяжелым, в результате первичного нуклеосинтеза, должна быть иной в исходных астрономических объектах Вселенной. Да и экспериментально не выявлено наличие в нашей галактике равновесно достаточного количества крупных объектов гравитации, таких как черные дыры или нейтронные звёзды, для уравновешивания массы гало нашего Млечного Пути. Однако те же самые нейтронные звёзды, тёмные галактические гало, черные дыры, белые, черные и коричневые карлики (звёзды в разных стадиях своего жизненного цикла), вероятнее всего, входят в состав тёмного вещества, из которого состоит тёмная материя. Черная энергия также может дополнять их начинку, в том числе и в предсказанных гипотетических объектах, таких как преонные, кварковые и Q-звёзды.
Небарионные кандидаты
Второй сценарий подразумевает собой небарионное начало. Здесь в качестве кандидатов могут выступать несколько видов частиц. Например, лёгкие нейтрино, существование которых уже доказано учёными. Однако их масса, порядка от одной сотой до одной десятитысячной эВ (электрон-Вольт), практически исключает их из возможных частиц из-за недостижимости необходимой критической плотности. А вот тяжелые нейтрино, парные тяжёлым лептонам, практически не проявляют себя в слабых взаимодействиях в обычных условиях. Такие нейтрино называют стерильными, они со своей максимальной массой до одной десятой эВ с большей вероятностью подходят в качестве кандидатов частиц тёмной материи. Аксионы и космионы были искусственно введены в физические уравнения для решения проблем в квантовой хромодинамике и в стандартной модели. Вместе с другой стабильной суперсимметричной частицей (SUSY-LSP) они вполне могут претендовать в кандидаты, так как не принимают участия в электромагнитном и сильном взаимодействиях. Однако, в отличие от нейтрино, они всё же гипотетические, их существование ещё необходимо доказать.
Теория черной материи
Недостаток массы во Вселенной порождает на этот счет разные теории, некоторые из которых вполне состоятельны. Например, теория о том, что обычная гравитация не способна объяснить странное и непомерно быстрое вращение звёзд в спиральных галактиках. При таких скоростях они бы просто вылетели за её пределы, если бы не некая удерживающая сила, зарегистрировать которую пока не представляется возможным. Другие тезисы теорий объясняют невозможность получения вимпов (массивные электрослабовзаимодействующие частицы-партнеры элементарных субчастиц, суперсимметричные и сверхтяжелые - то есть идеальные кандидаты) в земных условиях, так они живут в n-измерении, отличном в большую сторону от нашего, трёхмерного. По теории Калуцы-Клейна такие измерения для нас недоступны.
Изменчивые звёзды
Другая теория описывает, как переменные звезды и черная материя взаимодействуют между собой. Блеск такой звезды может меняться не только благодаря метафизическим процессам, происходящим внутри (пульсация, хромосферная активность, выброс протуберанцев, перетекание и затмения в двойных звёздных системах, взрыв сверхновой), но и благодаря аномальным свойствам тёмного вещества.
ВАРП-двигатель
По одной из теорий, тёмная материя может использоваться в качестве топлива для субпространственных двигателей космических кораблей, работающих по гипотетической ВАРП-технологии (WARP Engine). Потенциально такие двигатели позволяют кораблю двигаться со скоростями, превышающими скорость света. Теоретически они способны искривлять пространство до и позади корабля и перемещать его в нём даже быстрее, чем электромагнитная волна разгоняется в вакууме. Сам корабль локально не ускоряется - искривляется лишь пространственное поле перед ним. Во многих фантастических рассказах применяется такая технология, например в саге Star Trek.
Выработка в земных условиях
Попытки сгенерировать и получить черную материю на земле всё ещё не привели к успеху. В настоящее время проводятся опыты на БАКе (Большом Андронном Коллайдере), именно там, где впервые зафиксировали бозон Хиггса, а также на других, менее мощных, в том числе и линейных коллайдерах в поисках стабильных, но электромагнитно слабовзаимодействующих партнёров элементарных частиц. Однако ни фотино, ни гравитино, ни хигсино, ни снейтрино (нейтралино), а также другие вимпы (WIMP) ещё не получены. По предварительной осторожной оценке учёных, для получения одного миллиграмма тёмной материи в земных условиях необходим эквивалент энергии, потребляемой в США в течение года.
fb.ru
Физика 21 века: - Темная материя
Данная статья была написана Владимиром Горунович для моих сайтов и сайта “Викизнание”, и помещена на этот сайт с целью защиты информации, затем дополнена
Тёмная материя - гипотетическая форма материи, которая как предполагается, не испускает электромагнитного излучения и не взаимодействует с ним. Это постулируемое свойство данной гипотетической формы материи делает невозможным её прямое наблюдение. Однако остается возможность обнаружить присутствие гипотетической тёмной материи по создаваемым ею гравитационным эффектам.
1. Темная материя и астрономия2. Темная материя и физика 2.1 Темная материя и фундаментальные взаимодействия2.2 Темная материя и полевая теория
3 Темная материя и электронное нейтрино4 Новая физика: Темная материя - итог
1. Темная материя и астрономия
Утверждается, что гипотетическое темное вещество (состоящее из гипотетической темной материи) взаимодействует со "светящимся" (барионным) веществом гравитационным образом и как предполагается, представляет собой среду со средней космологической плотностью, в несколько раз превышающей плотность барионов. Отсюда барионное вещество должно будет захватываться в образованные гипотетической темной материей гравитационные ямы. Поэтому свет будет испускаться оттуда, где находится гипотетическое темное вещество. Данное свойство гравитационной неустойчивости как предполагается, делает возможным изучение количества, состояния и распределения гипотетической темной материи по наблюдательным данным от радиодиапазона до рентгеновского излучения.
Получение высоко детализированных изображений в 1990-х годах привело к попыткам изучения распределения гипотетической тёмной материи в скоплениях галактик. При этом изображения более удалённых галактик, видимых через гравитационное поле и проецированных на более близкие скопления, оказывались искаженными. По характеру этих искажений восстанавливались распределение и величина массы внутри скопления. Таким образом, делался вывод о наличии скрытой массы и темной материи в галактических скоплениях. Но вот вопрос: а какова форма исследуемой галактики без гравитационных искажений - космические корабли так далеко пока не летают и ее никто не видел. А то, что она может быть похожа на другую известную галактику - это не доказательство. Исследуемая галактика может быть сориентирована иначе и выглядеть искаженной гравитацией. А может она и не закончила формироваться.
Опубликованное в 2012 году исследование движения более 400 звёзд, расположенных на расстояниях до 13 000 световых лет от Солнца, не нашло свидетельств наличия темной материи в большом объеме пространства вокруг Солнца. (Данные взяты из Википедии и доработаны)
2. Темная материя и физика
Не разобравшись с гравитационными искривлениями пространства (искажающими видимую форму удаленных галактик), космологи решили ввести в природе новый вид материи - просто взяли и ввели в природе темную материю, как боги. Конечно, вводить можно все, что захочется, но тогда, причем здесь природа и физика? - Физика изучает только природу, ее устройство и законы. Введение в физике новых форм материи или энергии это глобальное потрясение и оно должно иметь основания. Одного желания космологических моделей для этого явно не достаточно - в природе должны существовать соответствующие поля и взаимодействия. Пока ничего такого физикой не наблюдается, физика будет продолжать рассматривать темную материю как математическую сказку, и выдуманную для обоснования темной материи - темную энергию тоже.
На роль имитаторов "темной" материи физика могла бы отнести нейтрино в гигантских количествах испускаемые звездами. Но тогда предполагаемый гипотезой Большого взрыва возраст Вселенной (13,75 миллиарда лет) придется резко увеличить, а еще лучше распрощаться с данной гипотезой, противоречащей законам природы.
2.1 Темная материя и фундаментальные взаимодействия
Экспериментально установлено наличие в природе следующих двух типов фундаментальных взаимодействий:
- электромагнитных взаимодействий,
- гравитационных взаимодействий.
- электромагнитная энергия,
- гравитационная энергия.
Поскольку все виды взаимодействий в природе должны сводиться к перечисленным двум видам фундаментальных взаимодействий - то, следовательно, и все формы материй должны сводиться к электромагнитной форме материи. И пока в природе не будет установлено наличие иных типов взаимодействий (кроме выдуманных, естественно) - наличие в природе иных форм материи не будет доказанным.
2.2 Темная материя и полевая теория
Согласно полевой теории элементарных частиц любая форма материи в природе (как видимая так и "невидимая") должна состоять из существующих в природе элементарных частиц или создаваться ими. Данная форма материи может переноситься элементарными частицами в реальном состоянии в соответствии с законами природы, в том числе и законом сохранения энергии. Ну а поскольку все элементарные частицы состоят из электромагнитного поля - то эта форма материи будет электромагнитной формой материи.
Таким образом, темная материя либо не существует в природе либо сводиться к электромагнитной форме материи - это могут быть образования из нейтрино, в гигантских количествах испускаемые звездами (см. статью Красное смещение).
3 Темная материя и электронное нейтрино
Согласно полевой теории элементарных частиц, темная материя либо не существует в природе вообще, либо сводиться к электромагнитной форме материи. На роль имитаторов "темной" материи физика может отнести электронные нейтрино, в гигантских количествах испускаемые звездами. Нейтринная форма вещества является электромагнитной формой материи, слабо взаимодействующей с барионной формой вещества (фактически только через гравитацию - через нас ежесекундно проходит поток солнечных электронных нейтрино 0.66 ∙ 1011 нейтрино/(см2 ∙ с), а мы его не замечаем), и не совсем темной - оно испускает микроволновое фоновое космическое излучение, выдаваемое некоторыми "теориями"-сказками за реликтовое излучение.
Согласно полевой теории элементарных частиц электронное нейтрино должно взаимодействовать с другими электронными нейтрино своими электромагнитными полями. Пример потенциальной энергии взаимодействия пары электронных нейтрино лежащих в одной плоскости с антипараллельными спинами приведен на рисунке.
Потенциальная энергия взаимодействия двух электронных нейтрино с антипараллельными спинами
Из рисунка видно наличие потенциальной ямы глубиной 1,54 ∙ 10-3ev с минимумом на расстоянии 8,5 ∙ 10-5 см. Как видим, пара электронных нейтрино должна обладать связанным состоянием с нулевым спином с энергией порядка 0,72 ∙ 10-3ev (более точную величину можно определить с помощью квантовой механики).Это связанное состояние будет напоминать молекулу водорода с той разницей, что в данной "молекуле" ve2) электронные нейтрино взаимодействуют своими электромагнитными полями. В результате крайне малой величины энергии связи молекула ve2 будет устойчивой в условиях близких к абсолютному холоду и при отсутствии столкновений с другими электронными нейтрино, и не только (например, с фотонами).Электронные нейтрино могут образовывать и более сложные связанные состояния, с большей величиной энергии связи, например ve4 (и др.). В результате во Вселенной должна существовать нейтринная форма материи в виде нейтринного газа, состоящего в основном из молекул ve2, значительно реже ve4.Необходимо отметить, что мюонное нейтрино и тау-нейтрино, будучи нестабильными элементарными частицами, не могут существовать в значимых количествах на просторах Вселенной.
Данное нейтринное вещество, чрезвычайно слабо взаимодействующее с барионным веществом, но обладающее электромагнитной природой, может подойти на роль ИМИТАТОРА “темной материи”.
4. Новая физика: Темная материя - итог
Темная материя как отдельная форма материи:
- противоречит существующим в природе фундаментальным взаимодействиям,
- не имеет за собой никаких реально существующих в природе полей.
Темная материя, темная энергия, "теория" Большого взрыва с ее возрастом Вселенной все эти "божественные" сказочки напоминают еще одну сказочку о "божественной" частице - бозоне Хиггса. О них много постоянно говорят, а никаких прямых доказательств как не было, так и нет. Наверно это новая метода занимания "научной" деятельностью - выдумываешь идею по безумнее и долбишь ею всех до тех пор, пока не поверят. А наиболее упрямых неверующих можно задавить числом или заткнуть рот бессрочными блокировками (как в Википедии). Плохи дела в науке, если в ней появляются подобные сказки. Может, пришло время (пока еще не поздно) предоставить возможность заниматься физикой самим физикам, а всем любителям направить свои шумные компании по "кажущемуся открытию" в индустрию развлечений, где им и место. Физика - это не место для околонаучных игр, здесь можно что-то взорвать и по крупному ( даже так, что планету разнесет, или превратит ее в расплавленную планету). Мощь человечества за последний век значительно возросла - очень хочется, чтобы и мозги поспевали.
Владимир Горунович
vladimir-gorunovich.narod.ru
