Понеділок, 26.06.2017
Вітаємо! Гість

Приворотська ЗОШ І-ІІІ ступенів

Меню сайту
Категорії розділу
Міні-чат
Наше опитування
Як ви дізналися про нашу школу?
Всього відповідей: 219
Форма входу
Сьогодні
Календар свят і подій. Листівки, вітання та побажання
Статистика











Онлайн всього: 1
Гостей: 1
Користувачів: 0

Каталог статей

Головна » Статті » Мої статті

Наукова фантастика: альтернативні теорії темної матерії

Стандартна модель космології стверджує, що лише 4,9% Всесвіту складається із звичайної матерії (тієї, що ми здатні спостерігати), а інша частина на 26,8% складається із темної матерії і на 68,3% із темної енергії. Із назв цих понять випливає, що ми не можемо їх побачити, тому їх існування грунтується лише на теоретичних моделях, спостереженнях великомаштабної структури Всесвіту та явних гравітаційних ефектів, котрі проявляються на видимій матерії.

З тих пір, як вперше про це заговорили, нестачі пропозицій про те, на що схожі частинки темної матерії, звичайно, не було. Не так давно багато вчених задумалися про те, що темна матерія складається із слабко взаємодіючих масивних частинок (вімпів, WIMP), котрі приблизно в 100 разів більші за протон по масі, але взаємодіють так як нейтрино. Тим не менше всі спроби знайти вімпи за допомогою експериментів на прискорювачах частинок не дали результатів. Тому науковці почали перебирати можливі альтернативи складу темної матерії.

Сучасні космологічні моделі схильні вважати, що маса темної матерії лежить в межах 100 ГеВ (гігаелектронвольт), що відповідає границям мас багатьох інших частинок, котрі взаємодіють за допомогою слабкої ядерної сили. Існування такої частинки буде відповідати суперсиметричному розширенню Стандартної моделі фізики елементарних частинок. Крім того, гадають, що такі частинки повинні були народитися в гарячому, густому, ранньому Всесвіті, з масою-густиною матерії, котра залишилася незмінною і до сьогодні.

Однак поточні експерименти з виявлення вімпів не виявили ніяких конкретних доказів існування таких частинок. Серед них були пошуки продуктів анігіляції вімпів (гама-промені, нейтрино та космічні промені) в найближчих галактиках та скупченнях, а також експерименти з безпосереднього виявлення частинок з використанням суперприскорювачів типу ВАК.
За суперсиметрією, вімпи анігілюють між собою, створюючи каскад частинок і випромінювання, включаючи гама-промені середніх енергій.

Нічого не виявивши, багато науковців вирішили відмовитися від парадигми WIMP’ів та пошукати темну матерію в іншому місці. Одна із таких груп космологів в CERN та CP3-Origins в Данії недавно опублікувала дослідження, що показує, що темна матерія може бути набагато важчою і ще більш слабко взаємодіяти, ніж уважали раніше.

Один із членів дослідницької групи CP-3 Origins, доктор Маккаллен Сандора, розповів про зусилля команди:

    «Ми поки не можемо виключити сценарій вімпів, але з кожним роком підозрюємо все більше і більше, чим не бачили нічого. Крім того, звичайна слабка шкала фізики потерпає від проблеми ієрархії. Незрозуміло, чому всі відомі нам частинки такі легкі, особливо якщо дивитися за єдиною шкалою гравітації, за планківською шкалою, яка складає біля 1019 ГеВ. Чому якщоб темна матерія була ближче до планковських маштабів, на неї б не впливала проблема ієрархії, і це також пояснилоб те, чому ми не бачили сигнатур, пов’язаних із вімпами».

Використовуючи нову модель, котру вони називають планківською взаємодіючою темної матерії (PIDM), вчені досліджують верхню межу маси темної матерії. В той час як вімпи вміщують масу темної матерії на верхню межу електрослабкої шкали, данська дослідницька група Мартіаса Гарні, Маккаллена Сандори і Мартіна Слота запропонувала частинку з масою, яка знаходиться в цілковито іншій природній шкалі — планківській.

На шкалі Планка одна одиниця маси еквівалентна 2,17645 х 10-8 кг — приблизно мікрограму, або у 1019 разів більша маси протона. При такій масі, кожна PIDM, по суті, настільки важка, наскільки важкою може бути частинка перед тим, як стати мініатюрною чорною дірою. Група також висловила припущення, що ці частинки PIDM взаємодіють із звичайною матерією лише гравітаційно і що дуже багато їх утворилося в самому ранньому Всесвіті в епоху сильного нагріву — періоду, котрий розпочався в кінці інфляційної епохи, десь від 10-36 до 10-33 або 10-32 секунди після Великого Вибуху.

Цю епоху називають так, тому що під час інфляції, як вважають, космічні температури знизились в 100 000 разів. Коли інфляція закінчилася, температури повернулись до свого доінфляційного рівня (порядку 1027 за Кельвіном). До цього моменту більша частина потенціальної енергії інфляційного поля розпалася на частинки Стандартної моделі, котрі заповнили Всесвіт, і серед них — темна матерія.

Природно, нова теорія приходить із своею долею наслідків для космологів. Наприклад, щоб ця модель працювала, температура епохи нагріву повинна була бути вище, ніж гадають зараз. Більше того, більш гарячий період нагріву також привів би до створення більшого числа первинних гравітаційних хвиль, котрі відбилися б на космічному мікрохвильовому фоні.


    «Така висока температура розповідає нам дві цікаві речі про інфляцію, — говорить Сандора. — Якщо темна матерія буде PIDM: перше — інфляція протікала при дуже високих енергіях, котрі створили б не лише флуктуації в температурі раннього Всесвіту, але і в самому просторі-часі, у формі гравітаційних хвиль. Друге — вона говорить нам, що енергія інфляції повинна була розпадатися на матерію надзвичайно швидко, оскільки якщо б це зайняло багато часу, Всесвіт міг охолонути до того моменту, після якого вже не змогла б створити PIDM взагалі».

Існування цих гравітаційних хвиль може бути підтверджене або виключене в ході майбутніх досліджень космічного мікрохвильового фону. Ця вкрай цікава новина, оскільки недавнє відкриття гравітаційних хвиль, як очікується, приведе до відновлення спроб виявити первинні хвилі, котрі йдуть корінням в саме створення Всесвіту.

Як пояснив Сандора, все це представляє однозначно виграшний сценарій для науковців, оскільки новійший кандидат в темну матерію буде або виявлений, або спростований в найближчому майбутньому.

    «Наш сценарій робить залізобетонне передбачення: ми побачимо гравітаційні хвилі в наступному поколінні експериментів з космічним мікрохвильовим фоном. Тобто це безпрограшний варіант: якщо ми побачимо, це прекрасно, а якщо не побачимо, то будемо знати, що темна матерія не являєтся PIDM, із чого випливає, що потрібно чекати дечку її взаємодію із звичайною матерією. Якщо ж це все станеться в найближчі десять років, нам лишається лиш з нетерпінням чекати».

З тих пір як Якобус Каптейн вперше припустив існування темної матерії у 1922 році, вчені шукали прямі докази її існування. Один за іншим, кандидатури серед частинок — від гравітіно до аксионів — пропонувалися, відсіювалися і відходили у сферу вічних пошуків. Що ж, якщо цей останній кандидат буде однозначно спростований або підтверджений, такий варіант вже непоганий.

Бо якщо він буде підтверджений, ми вирішимо одну із найбільших космологічних загадок всіх часів. На крок наблизимося до розуміння Всесвіту і того, як його загадкові сили взаємодіють між собою.

Категорія: Мої статті | Додав: Admin (24.03.2016)
Переглядів: 136 | Теги: Нейтрино, Загадка, гравітаційні хвилі, космологія, вімпи, Всесвіт, темна матерія | Рейтинг: 0.0/0
Всього коментарів: 0
Додавати коментарі можуть лише зареєстровані користувачі.
[ Реєстрація | Вхід ]

Parcel Agent



Пошук
Новини сайту
Підтримайте наш сайт клікніть по рекламі
Допоможемо разом
Вернись живим

Вернись живим
***Погода***
Погода в Україні

Zhurbenko Ruslan © 2017
Зробити безкоштовний сайт з uCoz