Matéri poék. Genep masalah kosmologis

Gerakan objék dina skala kosmis nurut téori Newton heubeul alus. Sanajan kitu, kapanggihna Fritz Zwicky dina taun 30-an sarta sababaraha observasi saterusna galaksi jauh nu muterkeun leuwih gancang ti massa katempo maranéhanana bakal nunjukkeun, ditanya astronom jeung fisikawan keur ngitung massa materi poék, nu teu bisa ditangtukeun langsung dina sagala rentang sadia observasi. . kana alat urang. tagihanana tétéla kacida luhurna - ayeuna diperkirakeun yén ampir 27% tina massa alam semesta téh materi poék. Ieu leuwih ti lima kali leuwih ti masalah "biasa" sadia pikeun observasi urang.

Hanjakal, partikel elementer sigana teu foresee ayana partikel nu bakal nyieun massa enigmatic ieu. Nepi ka ayeuna, urang teu acan tiasa ngadeteksi aranjeunna atanapi ngahasilkeun sinar énergi tinggi dina akselerator tabrakan. Harepan terakhir para ilmuwan nyaéta panemuan neutrino "steril", anu tiasa janten materi poék. Nanging, dugi ka ayeuna usaha pikeun ngadeteksi aranjeunna ogé henteu hasil.

Énergi poék

Kusabab kapanggih dina 90s yén ékspansi alam semesta teu konstan, tapi accelerating, tambahan séjén pikeun itungan diperlukeun, waktos ieu kalawan énergi di jagat raya. Tétéla yén pikeun ngajelaskeun akselerasi ieu énergi tambahan (i.e. massa, sabab nurutkeun téori husus rélativitas aranjeunna sami) - i.e. énergi poék - kudu nyieun nepi ka 68% tina jagat raya.

Éta hartosna langkung ti dua per tilu jagat raya diwangun ku ... allah terang naon! Sabab, saperti dina perkara perkara gelap, urang can bisa nangkep atawa ngajajah alamna. Sababaraha yakin yén ieu téh énergi vakum, énergi anu sarua dimana partikel "kaluar tina nanaon" muncul salaku hasil tina épék kuantum. Batur nyarankeun yén éta téh "quintessence", gaya kalima alam.

Aya ogé hipotésis yén prinsip kosmologis teu jalan pisan, Alam Semesta téh inhomogeneous, boga kapadetan béda di wewengkon béda, sarta fluctuations ieu nyieun ilusi tina accelerating ékspansi. Dina versi ieu, masalah énergi poék bakal ngan hiji ilusi.

Einstein ngawanohkeun kana téori-téori na - lajeng dihapus - konsep konstanta kosmologispakait sareng énergi poék. Konsep ieu dituluykeun ku téoritis mékanika kuantum anu nyoba ngaganti gagasan konstanta kosmologis. énergi médan vakum kuantum. Sanajan kitu, téori ieu masihan 10¹²⁰ langkung seueur énergi tibatan anu diperyogikeun pikeun ngalegaan jagat raya dina laju anu urang terang ...

inflasi

Téori inflasi spasi eta ngécéskeun pisan satisfactorily, tapi ngenalkeun leutik (sumur, teu for everyone leutik) masalah - eta nunjukkeun yen dina periode awal ayana, laju ékspansi na éta leuwih gancang ti laju cahaya. Ieu bakal ngajelaskeun struktur ayeuna katempo objék spasi, suhu maranéhanana, énergi, jeung sajabana Intina, kumaha oge, éta euweuh ngambah kajadian kuna ieu geus kapanggih jadi jauh.

Panaliti ti Imperial College London, London, sareng Universitas Helsinki sareng Copenhagen dijelaskeun dina 2014 dina Physical Review Letters kumaha gravitasi nyayogikeun stabilitas anu dipikabutuh pikeun jagat raya ngalaman inflasi parah dina awal kamekaranana. Tim analisa interaksi antara partikel Higgs jeung gravitasi. Élmuwan nunjukkeun yén sanajan interaksi leutik tina jinis ieu tiasa nyaimbangkeun jagat raya sareng nyalametkeun tina bencana.

Grafik laju rotasi galaksi spiral M33

"Modél standar fisika partikel dasar, anu dianggo ku para ilmuwan pikeun ngajelaskeun sifat partikel dasar sareng interaksina, henteu acan ngawaler patarosan naha Alam Semesta henteu runtuh langsung saatos Big Bang," saur profesor. Artu Rajanti ti Jurusan Fisika Imperial College. "Dina ulikan urang, urang museurkeun kana parameter kanyahoan tina Modél Standar, nyaéta, interaksi antara partikel Higgs jeung gravitasi. Parameter ieu teu bisa diukur dina percobaan akselerator partikel, tapi boga pangaruh kuat dina instability partikel Higgs salila fase inflasi. Malah nilai leutik parameter ieu cukup pikeun ngajelaskeun tingkat survival.

Jaring materi poék anu dicaangan ku quasar

Sababaraha sarjana yakin yén inflasi, sakali dimimitian, hese eureun. Aranjeunna menyimpulkan yén konsekuensi na nya éta kreasi universes anyar, fisik dipisahkeun ti urang. Sareng prosés ieu bakal diteruskeun dugi ka ayeuna. multiverse masih spawning universes anyar dina gawena inflasi.

Balik deui ka laju konstan prinsip cahaya, sababaraha theorists inflasi nyarankeun yén laju cahaya, enya, wates ketat, tapi teu konstan. Dina jaman mimiti éta luhur, sahingga pikeun inflasi. Ayeuna eta terus ragrag, tapi jadi lalaunan nu urang teu bisa perhatikeun eta.

Ngagabungkeun Interaksi

Kasaimbangan ayeuna zat biasa, zat poék jeung énergi poék

Modél Standar, bari ngahijikeun tilu jinis kakuatan alam, henteu ngahijikeun interaksi anu lemah sareng kuat pikeun nyugemakeun sadaya élmuwan. Gravitasi disingkirkeun sareng teu acan tiasa dilebetkeun kana modél umum sareng dunya partikel dasar. Sagala usaha pikeun reconcile gravitasi jeung mékanika kuantum ngawanohkeun jadi loba takterhingga kana itungan nu persamaan leungit nilai maranéhanana.

téori kuantum gravitasi merlukeun putus dina sambungan antara massa gravitasi jeung massa inersia, dipikawanoh tina prinsip equivalence (tingali artikel: "Genep Prinsip Alam Semesta"). Ngalanggar prinsip ieu undermines wangunan fisika modern. Ku kituna, téori misalna, nu muka jalan ka téori ngimpi ngeunaan sagalana, ogé bisa ngancurkeun fisika dipikawanoh jadi jauh.

Sanajan gravitasi teuing lemah pikeun jadi noticeable dina skala leutik interaksi kuantum, aya hiji tempat dimana eta janten cukup kuat nyieun béda dina mékanika fenomena kuantum. Ieu liang hideung. Tapi, fénoména anu lumangsung di jero sareng di pinggiran masih sakedik ditaliti sareng ditaliti.

Nyetél Alam Semesta

Modél Standar teu bisa ngaduga gedena gaya jeung massa anu timbul di dunya partikel. Urang diajar ngeunaan kuantitas ieu ku cara ngukur sareng nambihan data kana téori. Élmuwan terus-terusan mendakan yén bédana leutik dina nilai-nilai anu diukur cukup pikeun ngajantenkeun alam semesta béda pisan.

Contona, éta boga massa pangleutikna diperlukeun pikeun ngajaga zat stabil tina sagalana urang terang. Jumlah zat poék jeung énergi sacara saksama saimbang pikeun formasi galaksi.

Salah sahiji masalah anu paling ngabingungkeun dina nyetél parameter alam semesta nyaéta keunggulan materi dibandingkan antimaterinu ngidinan sagalana pikeun aya stably. Numutkeun kana Model Standar, jumlah zat sareng antimateri anu sami kedah diproduksi. Tangtosna, tina sudut pandang urang, éta saé yén masalah ngagaduhan kauntungan, sabab jumlah anu sami nunjukkeun instabilitas Alam Semesta, dioyagkeun ku ledakan ganas pikeun ngaleungitkeun duanana jinis zat.

Visualisasi multiverse kalayan ngembangna sareng ngontrak alam semesta

Masalah pangukuran

kaputusan diménsi objék kuantum hartina runtuhna fungsi gelombang, nyaéta "robah" kaayaan maranéhanana ti dua (ucing Schrödinger dina kaayaan indeterminate "hirup atawa maot") ka hiji tunggal (urang terang naon anu lumangsung ka ucing).

Salah sahiji hipotesis anu langkung wani anu aya hubunganana sareng masalah pangukuran nyaéta konsép "seueur dunya" - kamungkinan anu urang pilih nalika ngukur. Dunya papisah unggal moment. Janten, urang gaduh dunya dimana urang ningali kana kotak sareng ucing, sareng dunya dimana urang henteu ningali kana kotak kalayan ucing ... Dina mimitina - dunya dimana ucing hirup, atanapi anu hiji. di mana manéhna teu cicing, jsb d.

anjeunna yakin yén hal éta deeply salah dina mékanika kuantum, sarta pamadegan na teu bisa dianggap enteng.

Opat interaksi utama