Care a fost primul: un ou sau un pui? Oamenii de știință din întreaga lume se luptă pentru această întrebare simplă de zeci de ani. O întrebare similară apare cu privire la ceea ce a fost la început, la momentul creării Universului. Dar a fost oare această creație sau universurile sunt ciclice sau infinite? Ce este materia neagră în spațiu și cum diferă de alb? Lăsând la o parte diverse religii, vom încerca să abordăm răspunsurile la aceste întrebări din punct de vedere științific. În ultimii ani, oamenii de știință au reușit să realizeze incredibilul. Probabil, pentru prima dată în istorie, calculele fizicienilor teoretici au fost de acord cu calculele fizicienilor experimentali. Comunitatea științifică a fost prezentată de-a lungul anilor cu mai multe teorii diferite. Mai mult sau mai puțin precis, empiric, uneori cvasi-științific, dar datele teoretice calculate au fost confirmate de experimente, unele chiar cu o întârziere de peste o duzină de ani (bosonul Higgs, de exemplu).
Materie întunecată - energie neagră
Există multe astfel de teorii, de exemplu: teoria șirurilor, teoria Big Bang, teoria universurilor ciclice, teoria universurilor paralele, dinamica newtoniană modificată (MOND), teoria universului staționar F. Hoyle și altele. Cu toate acestea, în prezent, teoria unui Univers în continuă expansiune și evoluție este considerată în general acceptată, ale cărei teze sunt într-un cadru al conceptului Big Bang. În același timp, cvasi-empiric (adică experimental, dar cu toleranțe mari și bazate pe teoriile moderne existente ale structurii microwlei), s-au obținut date conform cărora toate microparticulele cunoscute de noi reprezintă doar 4, 02% din volumul total al întregii compoziții a Universului. Acesta este așa-numitul „cocktail baryonic” sau materie baryonic. Cu toate acestea, cea mai mare parte a universului nostru (mai mult de 95%) este substanțe dintr-un plan diferit, o compoziție și proprietăți diferite. Aceasta este așa-numita materie neagră și energia neagră. Se comportă diferit: reacționează diferit la diverse tipuri de reacții, nu sunt fixate prin mijloace tehnice existente și prezintă proprietăți care nu au fost studiate până acum. Din aceasta putem trage concluzia că fie aceste substanțe se supun altor legi ale fizicii (fizica non-newtoniană, un analog verbal al geometriei non-euclidiene), fie nivelul nostru de dezvoltare a științei și tehnologiei se află doar în stadiul inițial al formării sale.
Ce sunt barionii?
Conform modelului actual de interacțiuni puternice quark-gluon, există doar șaisprezece particule elementare (iar descoperirea recentă a bosonului Higgs confirmă acest lucru): șase tipuri (aroma) de quark, opt gluoni și doi bosoni. Barionii sunt particule elementare grele, cu o interacțiune puternică. Cele mai cunoscute dintre ele sunt quark-urile, protonii și neutronii. Familiile de astfel de substanțe, care diferă în spatele lor, mase, „culoarea” lor, precum și numărul de „farmec”, „ciudățenie”, sunt tocmai cărămizile a ceea ce numim materie baryonică. Materia neagră (întunecată), care constituie 21, 8% din compoziția totală a Universului, este formată din alte particule care nu emit radiații electromagnetice și nu reacționează cu ea în niciun fel. Prin urmare, pentru observarea directă, cel puțin, și cu atât mai mult pentru înregistrarea unor astfel de substanțe, este necesar mai întâi să înțelegem fizica lor și să fim de acord cu legile la care se supun. Mulți oameni de știință moderni sunt în prezent angajați în această problemă la institutele de cercetare din diferite țări.
Opțiunea cea mai probabilă
Ce substanțe sunt considerate posibile? Pentru început, trebuie menționat că există doar două opțiuni posibile. Conform GR și STO (teoria generală și specială a relativității), în compoziție această substanță poate fi atât materie întunecată baryonic, cât și non-barionară (negru). Conform teoriei de bază a Big Bang-ului, orice materie existentă este reprezentată sub formă de baroni. Această teză este dovedită cu cea mai mare precizie. În prezent, oamenii de știință au învățat să remedieze particulele formate la un minut după o ruptură de singularitate, adică după o explozie a unei stări superdense a materiei, cu o masă corporală care tinde la infinit și dimensiunile corpului tindând la zero. Scenariul cu particule baryonice este cel mai probabil, deoarece tocmai din ele constă Universul nostru și prin ele continuă să se extindă. Conform acestei presupuneri, materia neagră este formată din particule de bază care sunt în general acceptate de fizica newtoniană, dar din anumite motive, care interacționează slab într-un mod electromagnetic. De aceea, detectoarele nu le rezolvă.
Nu este atât de lin
Un astfel de scenariu se potrivește multor oameni de știință, dar încă există mai multe întrebări decât răspunsuri. Dacă materia albă și cea albă este reprezentată doar de baroni, atunci concentrația de baroni ușori ca procent de greutate, ca urmare a nucleosintezei primare, ar trebui să fie diferită în obiectele astronomice originale ale Universului. Și experimental, prezența în galaxia noastră a unui număr suficient de echilibru de obiecte mari de gravitație, cum ar fi găurile negre sau stelele cu neutroni, pentru a echilibra masa halo a căii noastre lactee nu a fost detectată. Cu toate acestea, aceleași stele cu neutroni, halos galactic închis, găuri negre, pitici albe, negre și brune (stele în diferite stadii ale ciclului lor de viață) sunt cel mai probabil parte din materia întunecată care formează materia întunecată. Energia neagră poate completa și umplerea lor, inclusiv în obiecte ipotetice prezise, cum ar fi preon, quark și stele Q.
Candidați non-barionici
Al doilea scenariu implică un început non-barion. Aici, mai multe tipuri de particule pot acționa ca candidați. De exemplu, neutrinii ușori, a căror existență a fost deja dovedită de oamenii de știință. Cu toate acestea, masa lor, de ordinul a o centime până la o zece mii de eV (electron-Volt), le exclude practic de posibile particule din cauza neatacabilității densității critice necesare. Dar neutrinii grei, împerecheați cu leptonii grei, practic nu se manifestă în interacțiuni slabe în condiții obișnuite. Acești neutrini sunt numiți sterili, cu masa lor maximă până la o zecime de VE pot fi mai potriviți ca candidați pentru particule de materie întunecată. Axiile și cosmonele au fost introduse artificial în ecuațiile fizice pentru a rezolva problemele în cromodinamica cuantică și în modelul standard. Împreună cu o altă particulă supersimetrică stabilă (SUSY-LSP), pot fi foarte bine candidați, deoarece nu participă la interacțiuni electromagnetice și puternice. Cu toate acestea, spre deosebire de neutrini, ele sunt încă ipotetice, existența lor încă trebuie dovedită.
Teoria materiei negre
Lipsa de masă în Univers dă naștere la diverse teorii despre acest subiect, unele dintre ele fiind destul de consistente. De exemplu, teoria potrivit căreia gravitația obișnuită nu este în măsură să explice rotația ciudată și exorbitant de rapidă a stelelor în galaxiile spiralate. Cu astfel de viteze, ele ar zbura pur și simplu din limitele sale, dacă nu pentru o forță deținută, care nu este încă posibilă să se înregistreze. Alte teze ale teoriilor explică imposibilitatea obținerii WIMP-urilor (particule masive care interacționează electroweak-parteneri de subparticule elementare, supersimetrice și superheavy - adică candidați ideali) în condiții terestre, deoarece acestea trăiesc în dimensiunea n, care este diferită de a noastră, tridimensională. Conform teoriei Kaluza-Klein, astfel de măsurători nu ne sunt disponibile.
Stele mutabile
O altă teorie descrie modul în care stelele variabile și materia neagră interacționează între ele. Luminozitatea unei astfel de stele se poate schimba nu numai datorită proceselor metafizice care se petrec în interior (pulsație, activitate cromosferică, ejectarea proeminențelor, revărsare și eclipse în sistemele stelare binare, explozie de supernova), ci și datorită proprietăților anomale ale materiei întunecate.
Motor WARP
Conform unei teorii, materia întunecată poate fi folosită ca combustibil pentru motoarele subspațiale ale navei spațiale care operează pe ipoteticul motor WARP. Potențial, aceste motoare permit navei să se deplaseze cu viteze care depășesc viteza luminii. Teoretic, ei sunt capabili să îndoaie spațiul spre și în spatele navei și să-l mute în el chiar mai repede decât o undă electromagnetică accelerează într-un vid. Nava în sine nu accelerează local - doar câmpul spațial din fața sa este curbat. Multe povești de ficțiune științifică folosesc această tehnologie, cum ar fi saga Star Trek.
