Myrkt efni. Sex heimsfræðileg vandamál

Hreyfingar hlutar á kosmískan mælikvarða hlýða gömlu góðu kenningum Newtons. Uppgötvun Fritz Zwicky á þriðja áratugnum og í kjölfarið fjölmargar athuganir á fjarlægum vetrarbrautum sem snúast hraðar en sýnilegur massi þeirra gaf til kynna, leiddi hins vegar til þess að stjörnufræðingar og eðlisfræðingar reiknuðu út massa hulduefnisins, sem ekki er hægt að ákvarða beint á hvaða mælisviði sem er tiltækt. . að verkfærum okkar. Reikningurinn reyndist mjög hár - nú er talið að tæplega 30% af massa alheimsins sé hulduefni. Þetta er meira en fimm sinnum meira en hið „venjulega“ efni sem athuganir okkar standa til boða.

Því miður virðast frumefni agnir ekki sjá fyrir tilvist agna sem myndu mynda þennan dularfulla massa. Hingað til höfum við ekki getað greint þá eða myndað háorkugeisla í árekstri. Síðasta von vísindamanna var uppgötvun á „sæfðum“ daufkyrningum, sem gætu myndað hult efni. Hins vegar hafa tilraunir til að greina þá einnig ekki borið árangur.

dimm orka

Þar sem það kom í ljós á tíunda áratugnum að útþensla alheimsins er ekki stöðug, heldur hröðun, þurfti aðra viðbót við útreikningana, að þessu sinni með orku í alheiminum. Það kom í ljós að til að útskýra þessa hröðun var viðbótarorka (þ.e.a.s. massar, því samkvæmt sérstakri afstæðiskenningunni eru þeir eins) - þ.e. dimm orka - ætti að vera um 90% af alheiminum.

Það myndi þýða að meira en tveir þriðju hlutar alheimsins samanstanda af... guð má vita hvað! Vegna þess að eins og í tilfelli hulduefnisins höfum við ekki getað fanga eða kannað eðli þess. Sumir trúa því að þetta sé orka tómarúmsins, sama orkan og agnir "úr engu" koma fram vegna skammtaáhrifa. Aðrir benda til þess að það sé „kvintessens“, fimmta kraftur náttúrunnar.

Það er líka tilgáta um að heimsfræðilega meginreglan virki alls ekki, alheimurinn sé ósamstæður, hafi mismunandi þéttleika á mismunandi svæðum og þessar sveiflur skapa þá blekkingu að hraða útþenslu. Í þessari útgáfu væri vandamálið með myrkri orku bara blekking.

Einstein setti inn í kenningar sínar - og fjarlægði síðan - hugtakið heimsfræðilegur fastitengt myrkri orku. Hugmyndinni var haldið áfram af skammtafræðikenningum sem reyndu að koma í stað hugmyndarinnar um heimsfasta skammtalofttæmisviðsorka. Hins vegar gaf þessi kenning 10¹²⁰ meiri orka en þarf til að stækka alheiminn á þeim hraða sem við þekkjum...

verðbólgu

Теория rúm verðbólgu það útskýrir margt á fullnægjandi hátt, en kynnir lítið (jæja, ekki fyrir alla lítið) vandamál - það bendir til þess að á fyrstu tímabili tilveru þess hafi þensluhraði þess verið hraðari en ljóshraði. Þetta myndi útskýra núverandi sýnilega uppbyggingu geimfyrirtækja, hitastig þeirra, orku osfrv. Málið er hins vegar að engin ummerki um þennan forna atburð hafa fundist hingað til.

Vísindamenn við Imperial College London, London, og háskólana í Helsinki og Kaupmannahöfn lýstu árið 2014 í Physical Review Letters hvernig þyngdaraflið veitti þeim stöðugleika sem þarf til að alheimurinn gæti upplifað alvarlega verðbólgu snemma í þróun sinni. Liðið greindi samspil Higgs agna og þyngdaraflsins. Vísindamenn hafa sýnt að jafnvel lítil samskipti af þessu tagi geta komið á stöðugleika í alheiminum og bjargað honum frá hörmungum.

Línurit um snúningshraða þyrilvetrarbrautarinnar M33

„Staðlað líkan frumeindaeðlisfræðinnar, sem vísindamenn nota til að útskýra eðli frumkorna og víxlverkun þeirra, hefur ekki enn svarað spurningunni um hvers vegna alheimurinn hrundi ekki strax eftir Miklahvell,“ sagði prófessorinn. Til baka Rajanti frá eðlisfræðideild Imperial College. „Í rannsókn okkar lögðum við áherslu á óþekkta breytu staðallíkans, það er samspil Higgs agna og þyngdaraflsins. Ekki er hægt að mæla þessa breytu í tilraunum með öreindahraða, en hún hefur mikil áhrif á óstöðugleika Higgs agna á uppblástursstiginu. Jafnvel lítið gildi þessarar breytu er nóg til að útskýra lifunarhlutfallið.

Vefur hulduefnis sem lýst er upp af dulstirni

Sumir fræðimenn telja að erfitt sé að stöðva verðbólgu þegar hún byrjar. Þeir álykta að afleiðing þess hafi verið sköpun nýrra alheima, líkamlega aðskilin frá okkar. Og þetta ferli mun halda áfram þar til í dag. Fjölheimurinn er enn að hryna nýjum alheimum í verðbólguskoti.

Þegar farið er aftur að meginreglunni um stöðugan ljóshraða, benda sumir verðbólgukenningafræðingar til þess að ljóshraði sé, já, ströng takmörk, en ekki fasti. Í upphafi tímabilsins var það hærra, miðað við verðbólgu. Nú heldur það áfram að falla, en svo hægt að við getum ekki tekið eftir því.

Að sameina samskipti

Núverandi jafnvægi á venjulegu efni, hulduefni og myrkri orku

Staðlaða líkanið sameinar hinar þrjár tegundir náttúruafla, en sameinar ekki veiku og sterku samskiptin til ánægju allra vísindamanna. Þyngdarkrafturinn stendur til hliðar og er ekki enn hægt að taka með í almenna líkaninu með heim frumkorna. Allar tilraunir til að samræma þyngdarafl og skammtafræði kemur svo miklum óendanleika inn í útreikningana að jöfnurnar missa gildi sitt.

skammtafræði þyngdaraflsins krefst rofs á sambandi þyngdarmassans og tregðumassans, þekkt úr jafngildisreglunni (sjá grein: "Sex meginreglur alheimsins"). Brot á þessari meginreglu grefur undan uppbyggingu nútíma eðlisfræði. Þannig getur slík kenning, sem opnar leið að kenningu um drauma um allt, einnig eyðilagt þá eðlisfræði sem þekkt er hingað til.

Þótt þyngdaraflið sé of veikt til að sjást á litlum mælikvarða skammtasamskipta, þá er staður þar sem það verður nógu sterkt til að skipta máli í aflfræði skammtafyrirbæra. Þetta svarthol. Hins vegar eru fyrirbærin sem eiga sér stað innan og í útjaðri þeirra enn lítið rannsökuð og rannsökuð.

Að setja upp alheiminn

Staðallíkanið getur ekki sagt fyrir um umfang krafta og massa sem myndast í heimi agnanna. Við lærum um þessar stærðir með því að mæla og bæta gögnum við kenninguna. Vísindamenn eru stöðugt að uppgötva að lítill munur á mældum gildum er nóg til að láta alheiminn líta allt öðruvísi út.

Til dæmis hefur það minnsta massa sem þarf til að styðja við stöðugt efni af öllu sem við þekkjum. Magn hulduefnis og orku er vandlega jafnvægi til að mynda vetrarbrautir.

Eitt furðulegasta vandamálið við að stilla færibreytur alheimsins er kostur efnis fram yfir andefnisem gerir öllu kleift að vera til stöðugt. Samkvæmt Standard Model ætti að framleiða sama magn af efni og andefni. Auðvitað, frá okkar sjónarhóli, er það gott að efni hafi yfirburði, þar sem jafnt magn felur í sér óstöðugleika alheimsins, sem hristur er af ofbeldisfullum tortímaköstum beggja efna.

Sýning á fjölheiminum með stækkandi og samdrætti alheima

Mælingarvandamál

ákvörðun mælingar skammtahlutir þýðir hrun bylgjufallsins, þ.e. „breyting“ á ástandi þeirra úr tveimur (köttur Schrödingers í óákveðnu ástandi „lifandi eða dauður“) í einn (við vitum hvað varð um köttinn).

Ein af djarfari tilgátunum sem tengjast mælingarvandanum er hugtakið „margir heimar“ – möguleikarnir sem við veljum úr þegar við mælum. Heimirnir skilja hverja stund. Þannig að við höfum heim þar sem við lítum inn í kassa með kötti og heim þar sem við lítum ekki inn í kassa með kötti ... Í fyrsta lagi - heimurinn sem kötturinn lifir í, eða sá sem hann býr ekki í o.s.frv. d.

hann taldi að eitthvað væri djúpt athugavert við skammtafræðina og álit hans ætti ekki að taka létt.

Fjögur helstu samskipti