Wat is zwarte kwestie? De theorie van donkere materie

Wat was er eerst: de kip of het ei? Op deze eenvoudige vraag wetenschappers over de hele wereld strijden voor decennia. Een soortgelijke vraag rijst wat er in het begin, op het moment van de schepping van het universum. En of het is de creatie van, of cyclische of eindeloze universa? Wat is donkere materie in de ruimte en hoe het verschilt van de witte? Snijden door middel van verschillende soorten van religie, proberen om de antwoorden op deze vragen vanuit een wetenschappelijk oogpunt te komen. In de afgelopen jaren, wetenschappers konden ongelooflijk te maken. Waarschijnlijk is de eerste keer in de geschiedenis van de berekeningen van de theoretische fysici overeengekomen met de berekeningen van de experimentele fysici. De wetenschappelijke gemeenschap een aantal verschillende theorieën zijn voorgesteld door de jaren heen. Meer of minder nauwkeurig, werden empirisch, soms quasi-wetenschappelijk, maar de theoretische schattingen nog bevestigd door experimenten, sommige zelfs met een vertraging van meer dan een decennium (het Higgs boson, bijvoorbeeld).

Donkere materie - donkere energie

Dergelijke theorieën zijn vele, zoals koord theorie, de theorie van de Big Bang (Big Bang), de theorie van cyclische heelallen, de theorie van parallelle werelden, bewerkt Newtoniaanse dynamica (MOND), de theorie van een vaste universe Hoyle en anderen. Op dit moment, echter over het algemeen aanvaarde theorie wordt voortdurend uitgebreid en evoluerende heelal, scripties die goed zijn in het kader van het concept van de Big Bang. Aldus kvaziempiricheski (t. E. Empirisch maar met grote toleranties en op basis van bestaande moderne theorie van de structuur van de microkosmos), werden verkregen die alle bekende microdeeltjes omvatten slechts 4,02% van het totale volume van de gehele structuur van het heelal. Deze zogenaamde "baryon cocktail" of baryonische materie. Echter, het merendeel van het universum (meer dan 95%) - een stof die plannen, verschillende samenstelling en eigenschappen. Deze zogenaamde donkere materie en donkere energie. Ze gedragen zich anders: een andere manier om te reageren op verschillende soorten reacties worden niet door de bestaande technische middelen om de eigenschappen niet eerder onderzocht vertonen vast. Hieruit kunnen we concluderen dat een van deze stoffen zijn onderworpen aan verschillende wetten van de fysica (niet-Newtoniaanse fysica, de verbale analoog van de niet-Euclidische meetkunde), of ons niveau van wetenschap en technologie is nog in de beginfase van zijn vorming.

Wat is de baryonen?

Volgens de op het moment van de quark-gluon model van de sterke wisselwerkingen van elementaire deeltjes slechts zestien bestaande (en de recente ontdekking van het Higgs boson wordt bevestigd): zes types (fleyvorov) quarks, gluonen en twee acht boson. Baryonen - een zwaar elementair deeltje van de sterke wisselwerking. De meest bekende van hen - het is de quarks, protonen en neutronen. Familie van stoffen die verschillen in de rug, de massa's van hun "kleur", en het aantal van de "betovering", "vreemd", zijn slechts de bouwstenen van wat we baryonische materie noemen. Zwart (donker) materie, is 21,8% van de totale samenstelling van het universum is opgebouwd uit andere deeltjes niet zenden elektromagnetische straling en reageert niet mee. Daarom is voor directe observatie bij een minimum, en alleen maar meer dus voor de registratie van deze stoffen nodig om te beginnen aan hun natuurkunde te begrijpen en te harmoniseren wetten waaraan zij onderworpen zijn. Veel moderne wetenschappers zijn momenteel bezig in deze business in de onderzoeksinstituten van de verschillende landen.

De meest waarschijnlijke optie

Welke stoffen worden beschouwd als mogelijk? Om te beginnen, moet worden opgemerkt dat er slechts twee opties. Volgens GR en SRT (algemene en speciale relativiteitstheorie), de samenstelling van de stof kan zowel baryonische en nonbaryonic donkere materie (zwart) zijn. Volgens de basis Big Bang theorie, wordt alle bestaande materie in de vorm van baryonen. Deze verklaring is bewezen met zeer hoge nauwkeurigheid. Momenteel hebben wetenschappers geleerd deeltjes gegenereerd na een minuut spleet singulariteit, d.w.z. na de explosie superdichte toestand van materie, lichaamsgewicht vangen, neigt naar oneindigheid en de afmetingen van het lichaam, valt te verwaarlozen. Scenario baryon deeltjes, het meest waarschijnlijk, omdat het bestaat uit en door hen, zet zijn expansie van ons heelal. Donkere materie volgens deze hypothese bestaat uit basische conventionele Newtoniaanse fysica van deeltjes, maar om wat voor reden zwak interactie elektromagnetisch. Dat is de reden waarom ze niet de detectoren te lossen.

Niet allemaal zo soepel

Dit scenario past bij veel wetenschappers blijft echter nog steeds meer vragen dan antwoorden. Als de zwarte en de witte stof vertegenwoordigden slechts baryonen, de concentratie van het licht baryonen in het percentage zware, als gevolg van de primordiale nucleosynthese, moet worden gegeven in de bron van astronomische objecten in het heelal. Ja, en niet experimenteel vastgesteld dat in onze melkweg in evenwicht voldoende aantal grote objecten van de zwaartekracht, zoals zwarte gaten of neutronensterren, onze eigen Melkweg Halo om de balans van het gewicht. Echter, dezelfde neutronensterren, donker galactisch halo, zwarte gaten, wit, zwart en bruine dwergen (sterren in verschillende stadia van hun levenscyclus), het meest waarschijnlijk, een deel van de donkere materie dat maakt donkere materie. Black energie kan ook een aanvulling op de vulling, onder meer in de voorspelde hypothetische objecten zoals Preon, en Q-quark sterren.

nonbaryonic kandidaten

Het tweede scenario gaat uit van een niet-baryonische begin. Hier, zoals de kandidaten kan verschillende soorten deeltjes te maken. Bijvoorbeeld, het licht neutrino's, waarvan het bestaan is bewezen door wetenschappers. Hun gewicht in de orde van één honderdste tot één tien eV (elektronvolt), vrijwel uitsluit tegen mogelijke deeltjes vanwege ontoegankelijkheid noodzakelijke kritische dichtheid. Maar zwaar neutrino's, gecombineerd zware leptonen, nauwelijks manifesteren zich in zwakke interacties in normale omstandigheden. Zoals neutrinos genoemd steriel ze hun maximumgewicht een tiende eV meer waarschijnlijke kandidaten geschikt als deeltjes donkere materie. Axions en kosmiony kunstmatig ingebracht in de vergelijkingen van de natuurkunde problemen in kwantumchromodynamica lossen in het standaardmodel. Samen met andere stabiele SUSY deeltjes (SUSY-LSP) zij kunnen kwalificeren als kandidaat, aangezien zij geen deel aan elektromagnetische en sterke interacties. Echter, in tegenstelling neutrino's, ze zijn nog steeds hypothetisch, het bestaan ervan is nog steeds nodig om te bewijzen.

De theorie van donkere materie

Het ontbreken van de massa in het heelal genereert in dit opzicht zijn verschillende theorieën, waarvan sommige heel rijk. Bijvoorbeeld, de theorie dat de normale zwaartekracht kan niet de vreemde en te snelle rotatie van sterren in spiraalstelsels verklaren. Dergelijke snelheid, zouden ze gewoon gevlogen daarbuiten, zo niet een bepaalde houdkracht, welk register nog niet mogelijk. Andere theorieën aan het onvermogen om stellingen WIMP verkrijgen uitleggen (massieve deeltjes elektroslabovzaimodeystvuyuschie partners elementaire subdeeltjes, SUSY en superzware - dat wil zeggen de ideale kandidaten) in de bodemgesteldheid, omdat ze in de n-dimensionale anders dan in een grote weg van de onze, drie-dimensionale leven. Volgens de Kaluza-Klein, deze metingen zijn niet beschikbaar voor ons.

vluchtige sterren

Een andere theorie beschrijft hoe veranderlijke sterren en donkere materie op elkaar inwerken. Gloss zo'n ster kan niet alleen variëren vanwege metafysische processen die binnen (pulsatie chromospheric activiteit afgifte bekendheid, overloop en verduistering dubbele sterrensystemen, supernovaexplosie), maar ook vanwege de afwijkende eigenschappen van donkere materie.

Warp motoren

Volgens één theorie, de donkere materie kan worden gebruikt als brandstof voor motoren subprostranstvennyh ruimtevaartuig besturingssysteem op hypothetische warp-technologie (WARP Engine). Potentieel, deze motoren toestaan dat het voertuig rijdt met snelheden sneller dan de snelheid van het licht. Theoretisch kunnen zij curve ruimte voor en achter het schip verplaatsen daarin nog sneller dan de elektromagnetische golf wordt versneld in een vacuüm. Het schip zelf lokaal wordt niet versnellen - een gebogen ruimtelijke veld voor hem. In veel science fiction verhalen te gebruiken deze technologie, bijvoorbeeld in de saga van Star Trek.

Uitwerking van de Aarde

Pogingen om het genereren en ontvang een zwarte doek op de grond nog steeds hebben niet geleid tot succes. Momenteel experimenten bij de LHC (Large Hadron Collider), waar voor de eerste keer opgenomen het Higgs boson, evenals andere, minder krachtige, met inbegrip van lineaire versnellers, op zoek naar een stabiele maar zwak interactie elementaire deeltjes elektromagnetisch partners. Echter, noch photino noch gravitino higsino audio, audio sneutrinos (neutralino), evenals andere WIMPs (WIMP) nog niet ontvangen. Volgens voorlopige conservatieve schatting van wetenschappers, één milligram van donkere materie te produceren op de Aarde heeft het equivalent van de energie tijdens het jaar in de Verenigde Staten wordt verbruikt.