Хар бодис. Сансар судлалын зургаан асуудал

Сансар огторгуйн хэмжээс дэх объектуудын хөдөлгөөн нь хуучин Ньютоны онолд захирагддаг. Гэсэн хэдий ч 30-аад онд Фриц Цвикийг нээсэн ба дараа нь харагдах массаас нь илүү хурдан эргэдэг алс холын галактикуудын олон тооны ажиглалтууд нь одон орон судлаачид болон физикчдийг ямар ч ажиглалтын хүрээнд шууд тодорхойлох боломжгүй харанхуй материйн массыг тооцоолоход түлхэц болсон. . бидний хэрэгсэлд. Энэ тооцоо нь маш өндөр болсон - одоо орчлон ертөнцийн массын бараг 27% нь харанхуй бодис байдаг гэж тооцоолж байна. Энэ нь бидний ажиглалтад байгаа "энгийн" зүйлээс тав дахин их юм.

Харамсалтай нь энгийн тоосонцор энэ оньсого мэт массыг бүрдүүлдэг бөөмс байдгийг урьдчилан таамаглаагүй бололтой. Өнөөг хүртэл бид тэдгээрийг илрүүлж чадаагүй, эсвэл мөргөлдөж буй хурдасгуурт өндөр энергитэй цацраг үүсгэж чадаагүй байна. Эрдэмтдийн сүүлчийн найдвар нь харанхуй материйг бүрдүүлдэг "ариутгасан" нейтриногийн нээлт байв. Гэсэн хэдий ч өнөөг хүртэл тэдгээрийг илрүүлэх оролдлого амжилтгүй болсон.

Хар энерги

90-ээд онд орчлон ертөнцийн тэлэлт тогтмол биш, харин хурдацтай байдаг нь тогтоогдсон тул энэ удаад орчлон ертөнц дэх энергитэй холбоотой тооцоололд дахин нэг нэмэлтийг хийх шаардлагатай болсон. Энэ хурдатгалыг тайлбарлахын тулд нэмэлт энерги (өөрөөр хэлбэл масс, харьцангуйн тусгай онолын дагуу тэдгээр нь ижил байдаг) - өөрөөр хэлбэл. хар энерги - орчлон ертөнцийн 68 орчим хувийг эзлэх ёстой.

Энэ нь орчлон ертөнцийн гуравны хоёроос илүү хувийг бүрдүүлдэг гэсэн үг юм ... там юуг мэддэг! Учир нь харанхуй материйн нэгэн адил бид түүний мөн чанарыг барьж, судалж чадаагүй. Зарим нь үүнийг вакуум энерги гэж үздэг бөгөөд квант нөлөөллийн үр дүнд бөөмс "ор ч үгүй" гарч ирдэг энерги юм. Бусад нь үүнийг байгалийн тав дахь хүч болох "квинтэссенц" гэж үздэг.

Мөн сансар судлалын зарчим огт ажиллахгүй, орчлон ертөнц нэг төрлийн бус, өөр өөр газар нутагт өөр өөр нягтралтай, эдгээр хэлбэлзэл нь хурдасч тэлэх хуурмаг байдлыг бий болгодог гэсэн таамаглал байдаг. Энэ хувилбарт харанхуй энергийн асуудал нь зүгээр л хуурмаг зүйл байх болно.

Эйнштейн өөрийн онолдоо нэвтрүүлж, дараа нь энэ үзэл баримтлалыг хасав сансрын тогтмолхаранхуй энергитэй холбоотой. Энэхүү үзэл баримтлалыг квант механикийн онолчид үргэлжлүүлж, сансар судлалын тогтмол тухай ойлголтыг орлуулахыг оролдсон. квант вакуум талбайн энерги. Гэсэн хэдий ч энэ онол нь 10 оноо өгсөн¹²⁰ Орчлон ертөнцийг бидний мэдэх хурдаар тэлэхийн тулд шаардагдахаас илүү их энерги ...

инфляци

Онол сансрын инфляци Энэ нь маш их сэтгэл ханамжтай тайлбарласан боловч жижиг (хүн болгоны хувьд тийм ч жижиг биш) асуудлыг танилцуулж байна - энэ нь түүний оршин тогтнох эхэн үед түүний тэлэлтийн хурд гэрлийн хурдаас хурдан байсан гэдгийг харуулж байна. Энэ нь сансрын биетүүдийн одоогоор харагдахуйц бүтэц, температур, энерги гэх мэтийг тайлбарлах болно. Гэхдээ гол зүйл бол энэ эртний үйл явдлын ул мөр өнөөг хүртэл олдоогүй явдал юм.

Лондонгийн Эзэн хааны коллеж болон Хельсинки, Копенгагены их сургуулиудын судлаачид 2014 онд Физик тойм захидалдаа таталцал нь орчлон ертөнц хөгжлийнхөө эхэн үед хүчтэй инфляцийг мэдрэхэд шаардлагатай тогтвортой байдлыг хэрхэн хангасныг тодорхойлсон. Багийнхан дүн шинжилгээ хийсэн Хиггсийн тоосонцор ба таталцлын хоорондын харилцан үйлчлэл. Энэ төрлийн өчүүхэн ч гэсэн харилцан үйлчлэл нь орчлон ертөнцийг тогтворжуулж, сүйрлээс аварч чадна гэдгийг эрдэмтэд нотолсон.

М33 спираль галактикийн эргэлтийн хурдны график

"Эрдэмтдийн энгийн бөөмсийн мөн чанар, тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийг тайлбарлахад ашигладаг энгийн бөөмсийн физикийн стандарт загвар нь Их тэсрэлтийн дараа орчлон ертөнц яагаад шууд сүйрээгүй вэ гэсэн асуултад хараахан хариулаагүй байна" гэж профессор хэлэв. Арту Ражанти Эзэн хааны коллежийн физикийн тэнхимээс. “Бид судалгаандаа Стандарт загварын үл мэдэгдэх параметр буюу Хиггсийн бөөмс ба таталцлын харилцан үйлчлэлд анхаарлаа хандуулсан. Энэ үзүүлэлтийг бөөмийн хурдасгуурын туршилтаар хэмжих боломжгүй боловч инфляцийн үе шатанд Хиггсийн бөөмсийн тогтворгүй байдалд хүчтэй нөлөө үзүүлдэг. Энэ үзүүлэлтийн багахан утга нь амьд үлдэх түвшинг тайлбарлахад хангалттай юм."

Квазараар гэрэлтсэн харанхуй материйн сүлжээ

Зарим судлаачид инфляцийг нэгэнт эхэлсэн бол зогсооход хэцүү гэж үздэг. Үүний үр дагавар нь бидний орчлон ертөнцөөс бие махбодийн хувьд тусгаарлагдсан шинэ ертөнц бий болсон гэж тэд дүгнэжээ. Мөн энэ үйл явц өнөөдрийг хүртэл үргэлжилнэ. Олон ертөнц инфляцийн хурдацтай шинэ ертөнцийг төрүүлсээр байна.

Гэрлийн тогтмол хурдны зарчим руу буцаж ирэхэд инфляцийн зарим онолчид гэрлийн хурдыг хатуу хязгаар боловч тогтмол биш гэж үздэг. Эрт үед энэ нь илүү өндөр байсан нь инфляцийг бий болгодог. Одоо уналт үргэлжилсээр байгаа ч маш удаанаар бид үүнийг анзаарахгүй байна.

Харилцан холбоог хослуулах

Энгийн матери, хар бодис, харанхуй энергийн одоогийн тэнцвэр

Стандарт загвар нь байгалийн гурван төрлийн хүчийг нэгтгэж байгаа хэдий ч сул, хүчтэй харилцан үйлчлэлийг бүх эрдэмтдийн сэтгэлд нийцүүлэн нэгтгэж чаддаггүй. Таталцал нь хажуу тийшээ зогссон бөгөөд энгийн бөөмсийн ертөнцтэй ерөнхий загварт хараахан багтах боломжгүй юм. Таталцлыг квант механиктай эвлэрүүлэх аливаа оролдлого нь тооцоололд маш их хязгааргүй байдлыг оруулдаг тул тэгшитгэлүүд үнэ цэнээ алддаг.

таталцлын квант онол эквивалент зарчмаас мэдэгдэж байгаа таталцлын масс ба инерцийн массын хоорондын холбоог таслахыг шаарддаг ("Орчлон ертөнцийн зургаан зарчим" нийтлэлийг үзнэ үү). Энэ зарчмыг зөрчих нь орчин үеийн физикийн бүтээн байгуулалтыг сүйрүүлж байна. Ийнхүү бүх зүйлийн тухай мөрөөдлийн онолд хүрэх замыг нээж өгдөг ийм онол өнөөг хүртэл мэдэгдэж байсан физикийг ч устгаж чадна.

Хэдийгээр таталцал нь квантын харилцан үйлчлэлийн жижиг масштабын хувьд мэдэгдэхүйц байхаар хэтэрхий сул боловч квант үзэгдлийн механикт өөрчлөлт оруулах хангалттай хүчтэй газар байдаг. Энэ хар нүхнүүд. Гэсэн хэдий ч тэдний дотор болон захад тохиолдож буй үзэгдлүүд бага зэрэг судалж, судлагдаагүй байна.

Орчлон ертөнцийг тохируулах

Стандарт загвар нь бөөмсийн ертөнцөд үүсэх хүч ба массын хэмжээг урьдчилан таамаглах боломжгүй юм. Бид эдгээр хэмжигдэхүүнүүдийн талаар хэмжиж, онолд өгөгдөл нэмэх замаар суралцдаг. Эрдэмтэд хэмжсэн утгын багахан ялгаа нь орчлон ертөнцийг огт өөр харагдуулахад хангалттай гэдгийг байнга олж илрүүлсээр байна.

Жишээлбэл, бидний мэддэг бүх зүйлийн тогтвортой бодисыг дэмжихэд шаардлагатай хамгийн бага масстай. Харанхуй матери болон энергийн хэмжээг сайтар тэнцвэржүүлэн галактик үүсгэдэг.

Орчлон ертөнцийн параметрүүдийг тохируулахтай холбоотой хамгийн ойлгомжгүй асуудлуудын нэг юм бодисын эсрэг бодисоос давуу талЭнэ нь бүх зүйлийг тогтвортой байлгах боломжийг олгодог. Стандарт загварт заасны дагуу ижил хэмжээний бодис ба эсрэг бодисыг үйлдвэрлэх ёстой. Мэдээжийн хэрэг, бидний үзэж байгаагаар материйн давуу талтай байх нь сайн хэрэг, учир нь тэнцүү хэмжээ нь хоёр төрлийн материйг устгах хүчтэй тэсрэлтээр ганхаж, орчлон ертөнцийн тогтворгүй байдлыг илэрхийлдэг.

Тэлж, агшиж буй орчлон ертөнцтэй олон ертөнцийг дүрслэн харуулах

Хэмжилтийн асуудал

шийдвэр хэмжээс квант объектууд Энэ нь долгионы функцийн уналт, өөрөөр хэлбэл тэдгээрийн төлөвийг хоёроос ("амьд эсвэл үхсэн" гэсэн тодорхойгүй төлөвт байгаа Шредингерийн муур) нэг болж (мууранд юу тохиолдсоныг бид мэднэ) "өөрчлөлт" гэсэн үг юм.

Хэмжилтийн асуудалтай холбоотой илүү зоригтой таамаглалуудын нэг бол "олон ертөнц" гэсэн ойлголт юм - хэмжихдээ бидний сонгох боломжууд. Хорвоо ертөнц хором мөч бүрийг салгаж байна. Тиймээс, бид мууртай хайрцаг руу хардаг ертөнцтэй, мууртай хайрцаг руу хардаггүй ертөнцтэй ... Эхнийх нь - муур амьдардаг ертөнц эсвэл нэг хаана амьдардаггүй гэх мэт d.

тэрээр квант механикт ямар нэг зүйл буруу байна гэж итгэж байсан бөгөөд түүний үзэл бодлыг хөнгөвчлөх ёсгүй.

Дөрвөн үндсэн харилцан үйлчлэл