У повсякденному житті ми оперуємо масштабами простору і часу, які можемо подолати, але людська уява дає змогу зазирнути в недоступні оку куточки світу. Коли ж відмовляє й уява, усе, що залишається в арсеналі людини для пізнання світу, — фізичні теорії, які дають змогу зрозуміти, як працює те, що нас оточує.
Вивчаючи фізичну систему, ми фактично намагаємося описати «чорну скриньку». «Вхідний сигнал» — вихідні дані — нам або відомий, або ми можемо його припустити. Пропускаючи цей сигнал через побудовану на підставі розумних припущень модель «чорної скриньки», ми отримаємо «вихідний сигнал», який можна порівняти зі спостереженнями. У разі збігу ми кажемо, що теорія добре описує реальність. У протилежному разі слід переглянути або модель, або «вхідний сигнал», а можливо, і те, і друге. Іноді, утім, ми знаємо, як саме працює чорна скринька, і можемо варіювати лише сигнали.
Наведена аналогія яскраво реалізується в космології — науці про великомасштабну еволюцію Всесвіту та його структуру. Спробуймо хоча б у загальних рисах розібратися в ідеях цієї теорії.
читатиОдин із найінтригувальніших результатів недавніх космологічних спостережень полягає в тому, що близько 90% маси Всесвіту складається з невідомих частинок, які не випромінюють світла (темна речовина). Відкриття складу небарионної темної матерії — виклик сучасній фізиці (і космології, зокрема). Існує чимало припущень щодо природи небарионної темної матерії. Чи складається вона з аксіонів (нейтральних частинок, запропонованих для пояснення малості CP-порушень у сильних взаємодіях)? Чи з WIMP's (слабко взаємодійних частинок, які природно виникають у таких узагальненнях Стандартної моделі, як суперсиметрія)? Чи небарионна ТМ складається з чогось іншого, наприклад, з комбінації перелічених вище сутностей? Відповідно до традиційного підходу експериментальної науки, шлях до з'ясування природи небарионної темної матерії полягає або в прямій реєстрації зіткнень частинок ТМ з детектором, або в спостереженні (непрямий шлях) продуктів їхніх реакцій у планетах, зорях і галактиках.
Ця стаття є скороченим варіантом перекладу статті How can we make sure we detect dark matter?
читатиХоча Стандартна космологічна модель (СКМ), яка використовує як темну енергію космологічну сталу, успішно пояснює весь масив спостережень, ми не можемо відкинути можливість того, що роль темної енергії може відігравати не лише космологічна стала з рівнянням стану $p = w\rho$ де $w = - 1$, а й інші форми енергії. Спостережні дані показують, що параметр рівняння стану $w$ лежить у межах $ - 1.33 < w < - 0.79$
читати Фізики люблять влучне слівце. У їхньому середовищі з певного часу заведено давати «ненаукові» назви нововідкритим сутностям. Взяти хоча б дивний і зачарований кварки. Ось і темна енергія — не синонім темних сил, а термін, придуманий для позначення деяких незвичайних властивостей нашого Всесвіту.
Темну енергію було відкрито астрономічними методами, і це стало для більшості фізиків цілковитою несподіванкою. Темна енергія — мабуть, головна загадка сучасного природознавства. Цілком імовірно, що її розгадка стане найважливішою подією фізики XXI століття, порівнянною за масштабом із найбільшими відкриттями недалекого минулого, такими як відкриття явища розширення Всесвіту. Не виключено навіть, що відбудеться настільки радикальний розвиток теорії, що він стане в один ряд зі створенням загальної теорії відносності, відкриттям кривизни простору-часу та зв’язку цієї кривизни з гравітаційними силами. Ми зараз перебуваємо на початку шляху, і розмова про темну енергію — це можливість зазирнути до «лабораторії» фізиків у той час, коли їхня робота йде повним ходом.
Від мене: чудова стаття, написана простою та зрозумілою мовою, рекомендую ВСІМ.
читатиНа завершення нашого обговорення проблеми темної матерії коротко зупинімося на альтернативних підходах, які не вводять у розгляд темну матерію. Натомість у межах цих підходів модифікують основні рівняння теорії, такі, наприклад, як рівняння поля загальної теорії відносності та рівняння Ньютона. Почнімо з так званої модифікованої ньютонівської динаміки (MOND) [64]. Ця теорія дозволяє пояснити спостережувані криві обертання галактик без залучення будь-яких припущень про темну матерію.
Цей огляд є продовженням:
- Темна матерія. Вступ
- Спостережні докази існування темної матерії
- Феноменологічні властивості темної матерії
- Реліктова густина темної матерії
- Детектування темної матерії — космологічні спостереження
- Темна матерія — перспективи дослідження на прискорювачах