Matyè nwa. Sis pwoblèm kosmolojik

Mouvman objè yo sou yon echèl cosmic obeyi teyori bon ansyen Newton an. Sepandan, dekouvèt Fritz Zwicky nan ane 30 yo ak anpil obsèvasyon ki vin apre nan galaksi byen lwen ki vire pi vit pase mas aparan yo ta endike, te mennen astwonòm ak fizisyen yo kalkile mas nan matyè nwa, ki pa ka detèmine dirèkteman nan nenpòt seri obsèvasyon ki disponib. . nan zouti nou yo. Bòdwo a te vin trè wo - li se kounye a estime ke prèske 27% nan mas la nan linivè a se matyè nwa. Sa a se plis pase senk fwa plis pase pwoblèm "òdinè" ki disponib nan obsèvasyon nou yo.

Malerezman, patikil elemantè yo pa sanble yo prevwa egzistans patikil ki ta fè mas enigmatik sa a. Jiska kounye a, nou pa te kapab detekte yo oswa jenere gwo-enèji gwo nan akseleratè kolizyon. Dènye espwa syantis yo se te dekouvèt neutrinos "esteril", ki te kapab fè matyè nwa. Sepandan, jiskaprezan tantativ pou detekte yo tou pa gen siksè.

enèji nwa

Depi yo te dekouvri nan ane 90 yo ke ekspansyon linivè a pa konstan, men akselere, yo te mande yon lòt adisyon nan kalkil yo, fwa sa a ak enèji nan linivè a. Li te tounen soti ke yo eksplike sa a akselerasyon, plis enèji (sa vle di mas, paske dapre teyori espesyal relativite yo se menm bagay la) - i.e. enèji nwa - ta dwe fè apeprè 68% nan linivè a.

Sa ta vle di ke plis pase de tyè nan linivè a konpoze de... Bondye konnen ki sa! Paske, tankou nan ka matyè nwa, nou pa te kapab kaptire oswa eksplore nati li. Gen kèk kwè ke sa a se enèji nan vakyòm nan, menm enèji a nan ki patikil "soti nan anyen" parèt kòm yon rezilta nan efè pwopòsyon. Gen lòt ki sijere ke li se "quinntessence", senkyèm fòs lanati.

Genyen tou yon ipotèz ke prensip la kosmolojik pa travay ditou, Linivè a se inhomogeneous, gen diferan dansite nan diferan zòn, ak fluctuations sa yo kreye ilizyon nan akselere ekspansyon. Nan vèsyon sa a, pwoblèm nan enèji nwa ta dwe jis yon ilizyon.

Einstein prezante nan teyori li yo - ak Lè sa a, retire - konsèp la konstan kosmolojikki asosye ak enèji nwa. Konsèp la te kontinye pa teorisyen mekanik pwopòsyon ki te eseye ranplase nosyon konstan kosmolojik la. enèji jaden vakyòm pwopòsyon. Sepandan, teyori sa a te bay 10¹²⁰ plis enèji pase sa nesesè pou elaji linivè a nan vitès nou konnen an...

enflasyon

Teyori enflasyon espas li eksplike anpil satisfezan, men prezante yon ti (byen, pa pou tout moun piti) pwoblèm - li sijere ke nan peryòd la byen bonè nan egzistans li, to ekspansyon li yo te pi vit pase vitès la nan limyè. Sa a ta eksplike estrikti a kounye a vizib nan objè espas yo, tanperati yo, enèji, elatriye Pwen an, sepandan, se ke pa gen okenn tras nan evènman sa a ansyen yo te jwenn twò lwen.

Chèchè nan Imperial College London, London, ak inivèsite Helsinki ak Copenhagen te dekri an 2014 nan Physical Review Letters ki jan gravite te bay estabilite ki nesesè pou linivè a fè eksperyans enflasyon grav byen bonè nan devlopman li. Ekip la analize entèraksyon ant patikil Higgs ak gravite. Syantis yo te montre ke menm yon ti entèraksyon nan kalite sa a ka estabilize linivè a epi sove li nan katastwòf.

Grafik vitès wotasyon galaksi espiral M33 la

"Modèl estanda nan fizik patikil elemantè, ki syantis yo itilize yo eksplike nati a nan patikil elemantè ak entèraksyon yo, poko reponn kesyon an sou poukisa Linivè a pa t tonbe imedyatman apre Big Bang la," te di pwofesè a. Tounen Rajanti nan Depatman Fizik Imperial College. "Nan etid nou an, nou konsantre sou paramèt enkoni nan modèl estanda a, se sa ki, entèraksyon ki genyen ant patikil Higgs ak gravite. Paramèt sa a pa ka mezire nan eksperyans akseleratè patikil, men li gen yon gwo enfliyans sou enstabilite patikil Higgs pandan faz enflasyon an. Menm yon ti valè paramèt sa a ase pou eksplike pousantaj siviv lan.

Yon rezo matyè nwa eklere pa yon kwaza

Gen kèk entelektyèl kwè ke enflasyon, yon fwa li kòmanse, se difisil yo sispann. Yo konkli ke konsekans li se te kreyasyon nouvo linivè, fizikman separe de pa nou. Ak pwosesis sa a ap kontinye jiska jodi a. Multiverse a toujou anjandre nouvo linivè nan yon prese enflasyon.

Retounen nan vitès konstan prensip limyè a, kèk teorisyen enflasyon sijere ke vitès limyè a se, wi, yon limit strik, men se pa yon konstan. Nan epòk la byen bonè li te pi wo, sa ki pèmèt pou enflasyon. Koulye a, li kontinye tonbe, men tèlman dousman ke nou pa kapab remake li.

Konbine entèraksyon

Balans aktyèl la nan matyè òdinè, matyè nwa ak enèji nwa

Modèl Estanda a, pandan y ap inifye twa kalite fòs nan lanati, pa inifye entèraksyon yo fèb ak fò nan satisfaksyon nan tout syantis yo. Gravite kanpe sou kote epi yo pa poko enkli nan modèl jeneral la ak mond lan nan patikil elemantè. Nenpòt tantativ pou rekonsilye gravite ak mekanik pwopòsyon entwodui anpil infini nan kalkil yo ke ekwasyon yo pèdi valè yo.

teyori pwopòsyon gravite mande pou yon repo nan koneksyon ki genyen ant mas gravitasyonèl la ak mas inèrsyèl la, li te ye nan prensip ekivalans (gade atik: "Sis Prensip nan Linivè"). Vyolasyon prensip sa a afebli bilding nan fizik modèn. Kidonk, tankou yon teyori, ki louvri wout la nan yon teyori nan rèv sou tout bagay, kapab tou detwi fizik la li te ye jiskaprezan.

Malgre ke gravite a twò fèb yo dwe aparan sou ti balans yo nan entèraksyon pwopòsyon, gen yon plas kote li vin fò ase yo fè yon diferans nan mekanik yo nan fenomèn pwopòsyon. Sa a twou nwa. Sepandan, fenomèn ki fèt andedan ak nan katye yo toujou piti etidye ak etidye.

Mete kanpe Linivè

Modèl Estanda a pa ka predi grandè fòs ak mas ki parèt nan mond patikil yo. Nou aprann sou kantite sa yo lè nou mezire epi ajoute done nan teyori a. Syantis yo toujou ap dekouvri ke yon ti diferans nan valè yo mezire se ase fè linivè a sanble konplètman diferan.

Pou egzanp, li gen pi piti mas ki nesesè pou sipòte matyè ki estab nan tout sa nou konnen. Kantite matyè nwa ak enèji ak anpil atansyon balanse pou fòme galaksi.

Youn nan pwoblèm ki pi mystérieu ak akor paramèt linivè a se avantaj nan matyè sou antimatyèki pèmèt tout bagay egziste stab. Dapre Modèl Creole a, yo ta dwe pwodui menm kantite matyè ak antimatyè. Natirèlman, nan pwennvi nou an, li bon ke matyè gen yon avantaj, paske kantite egal vle di enstabilite nan Linivè, souke pa eksplozyon vyolan nan aniilasyon nan tou de kalite matyè.

Vizyalizasyon multivè a ak linivè agrandi ak kontra

Pwoblèm mezi

desizyon dimansyon objè pwopòsyon yo vle di efondreman nan fonksyon an vag, sa vle di "chanjman" nan eta yo soti nan de (chat Schrödinger a nan yon eta endetèmine nan "viv oswa mouri") nan yon sèl (nou konnen sa ki te pase chat la).

Youn nan ipotèz yo ki pi fonse ki gen rapò ak pwoblèm nan nan mezi se konsèp nan "anpil monn" - posiblite yo nan ki nou chwazi lè mezire. Mond yo ap separe chak moman. Se konsa, nou gen yon mond nan ki nou gade nan yon bwat ak yon chat, ak yon mond nan ki nou pa gade nan yon bwat ak yon chat ... Nan premye a - mond lan nan ki chat la ap viv, oswa yon sèl la. kote li pa viv, elatriye d.

li te kwè ke yon bagay te pwofondman mal ak mekanik pwopòsyon, epi opinyon li pa ta dwe pran alalejè.

Kat entèraksyon prensipal yo