"Расширяющаяся темная материя" могла бы объяснить, почему мы видим меньше, чем многие теории предсказывают

futuraptor
06-02-2016
"Расширяющаяся темная материя" могла бы объяснить, почему мы видим меньше, чем многие теории предсказывают
56

Многие замечательные теории, объясняющии эволюцию Вселенной, оказались несостоятельными потому, что они предсказывают больше темной материи, чем на самом деле ее есть. ]]>Новая научная статья]]> предлагает добавить одно событие, произошедшее в ранней Вселенной, которое бы уменьшило количество темной материи во всех теориях.

В первые доли секунды после Большого взрыва, как большинство космологов считают, Вселенная прошла через период быстрого внезапного расширения, или инфляции, которая также длилась считанные доли секунды. Далее расширение продолжилось с меньшей скоростью, и наша Вселенная продолжает расширяться и сегодня (хотя, что расширение теперь имеет ускорение).

Но чего-то не хватает. Когда астрономы смотрят на вращающиеся галактики, они замечают, что скорость, с которой галактики вращаются, имеет смысл, если галактики имеют намного больше массы, чем то количество, что мы можем наблюдать сейчас. По всей Вселенной, движущиеся объекты ведут себя так, как будто они находятся под гравитационным воздействием огромного количества невидимой массы. Эта масса была названа темной материей. И хотя физики не уверены, что такое на самом деле темная материя, они знают, что есть гравитационное воздействие на вселенной, которое, кажется, не взаимодействует с обычным веществом.

По расчетам, темной материи примерно в пять раз больше, чем обычного вещества, но это намного меньше, чем многие теории о Вселенной предсказывают. Любая теория должна учитывать нынешнее состояние Вселенной, и тем не менее, получается больше темной материи, чем мы на самом деле видим. ]]>Новая статья]]> Хумана Даводиасла, Дена Хупера и Сэма МакДермотта(Hooman Davoudiasl, Dan Hooper, и Сэм McDermott) вышла в Physical Review Letters, и пытается найти этому объяснение, предложив, как они ее называют - "теорию расширяющейся темной материи".

Теория Большого взрыва в картинке

В ранней Вселенной, состояние материи и темной материи динамически изменялось. "Материя и антиматерия аннигилировались", объяснил Даводиасл. Но почему-то, было немного больше материи, чем антиматерии, так что мы в конечном итоге имеем материи с небольшим избытком во Вселенной. Это относится ко всем видимым структурам, которые мы наблюдаем сегодня.

Темная материя прошла аналогичный процесс. Темная материя может быть своей собственной анти-частицой и в этом случае она может самостоятельно аннигилировать," сказал Даводиасл. "С другой стороны, это процесс также может пройти в виде отдельных частиц и античастиц , и в этом случае ее уничтожение будет похоже на аннигиляцию обычной материи и анти-материи (скажем, как протон и анти-протон)."

В какой-то момент после инфляционного периода, как авторы считают, количество темной материи во Вселенной было зафиксировано, или, как Даводиасл выразился, "запечено в пироге." Аннигиляции остановилась, Вселенная продолжает расширяться (хотя и более медленно), и пропорции темной материи и обычной материи были установлены.

Тем не менее, эти аннигиляции зависят от свойств темной материи и видимой материи. Поскольку эти свойства сейчас стали более изучены, плотность темной материи, которую многие теории предсказывают, и плотность, которую мы действительно видим, не совпадают.

"С ростом точности экспериментов, они стали определять все более жесткие ограничения на взаимодействия темной материи и видимых частиц," объяснил Даводиасл. Эксперименты показывают, что взаимодействие между частицами темной материи очень слабы. Многие теории, которые принимают эти взаимодействия во расчет, предсказывают Вселенную, в которой существуют гораздо больше частиц темной материи на единицу объема, чем астрофизики действительно наблюдают.
Как решить эту проблему? В статье предполагается, что был вторичный период экстремальной инфляции. Он уменьшил обилие темной материи в единице объема. Так как это произошло "приблизительно за одну секунду в Большом взрыве, этот период потенциально может быть частью истории ранней Вселенной", сказал Даводиасл.

Таким образом, после того, как Вселенная прошла через экстремально быстрое расширение, аннигиляции остановились, а доля темной материи была зафиксирована. Потом Вселенная быстро расширяется снова, производя обычную материю, но уже не темную материю. Это привело к значению той доли темной материи, которое теории, объясняющие устройство Вселенной предсказывают и совпадает с плотностью темной материи, наблюдаемой в реальной Вселенной. Но что вызвало этот второй инфляционный период? Авторы статьи считают, что объяснение лежит в "скрытом секторе" физики. В настоящее время мы имеем то, что известно как Стандартная модель физики частиц, которая включает в себя все известные частицы, такие как кварки и электрон, а также силы, которые управляют ими.

"Стандартная модель и ее ингредиенты, со времен, будет иметь прямое взаимодействие с новыми гипотетическими частицами," сказал Даводиасл. "Тем не менее, может оказаться так, что фундаментальные явления, описываемые гипотетическими частицами не имеют прямого взаимодействия с известными частицами Стандартной модели. То есть, может существовать "скрытый сектор" физики, который имеет только очень слабые и косвенно-индуцированные взаимодействия с нашим видимым миром.В нашей работе, мы предположили, что вторичная инфляция на самом деле может быть вызвана частицами и их взаимодействиями в таком скрытом секторе".

Взаимодействие этих частиц настолько слабое, что нет шансов найти их с помощью стандартных экспериментов. Тем не менее, не исключено, что они могли бы появиться при столкновениях в ускорителях частиц высоких энергий. Это может быть наш лучший шанс, чтобы выяснить, существует ли скрытый сектор физики.

futuraptor.com - интернет-журнал, публикующий новости науки и технологий,  об их влиянии на различные сферы жизни человека.

Человек построил вокруг себя собственный мир - мир в котором даже его творцу теперь непросто ориентироваться. Проявления технологий различно - это и IT, и робототехника, био- и генная инженерия, огромное культурологическое влияние - в музыке, кино, книгах, телевидение. Поток информации просто ошеломляет - достаточно лишь подписаться на десяток околонаучных твиттеров и новостная лента будет обновляться быстрее, чем вы ее сможете прочесть. Столько всего нового и так мало времени. Наша скромная миссия - предоставить на нашем сайте возможность прочесть самое интересное, а иногда и полезное, что может появиться в сети. Вместо множества источников - выберите один, наш сайт(у нас есть твиттер @futuraptorr, а также страницы в социальных сетях) и обеспечьте себя интересным чтением в минуты досуга. 

Современные достижения науки и техники, новые технологии, электроника, компьютеры, роботы, гаджеты, мобильные устройства, интересные разработки известных корпораций, средства коммуникаций, футуристические концепты, космические исследования, интересное и полезное в сети, изобретения - все это и многое другое в новостях и обзорах на этом сайте. А также о вещах смежных(скорее субъективно, нежели объективно). 

Мы всегда готовы поведать о чем-то новом, о том что на самом краю. И если у вас есть идея для нас, просто оставьте комментарий к статье. Мы всегда читаем комментарии. Или напишите нам на story@futuraptor.com

Остались вопросы? Отправьте форму на странице обратной связи

Новые статьи

Квадрокоптер Walkera Voyager 4 позволяет делать снимки с километра

Данная модель является одной из первых в потребительском сегменте, которая может быть укомплектована камерой с оптическим 16X зумом.

Walkera F210 3D – гоночный квадрокоптер для состязаний и не только

Сравнительно недорогой FPV-беспилотник с хорошей управляемостью и прочной конструкцией.