Забута числова система, відкрита ще в XIX столітті, здатна дати найпростіше пояснення того, чому наш Всесвіт може мати десять вимірів. Ще в школі ми здобули базові знання про числа. Натуральні, раціональні, ірраціональні, дійсні числа та основні алгебричні операції над ними: додавання, віднімання, множення й ділення — чого ж іще? Проте математики знають, що числова система, яку ми вивчаємо в школі, тобто множина дійсних чисел, — лише одна з можливих. Ба більше, інші системи часто виявляються кориснішими для різних геометричних або фізичних застосувань. Одну з найнезвичайніших альтернатив становлять октоніони (або октави). Забуті майже одразу після відкриття в 1843 р., за останні кілька десятиліть вони знову набули популярності завдяки теорії струн. Крім того, якщо теорія струн правильна, ці числа допоможуть пояснити, чому Всесвіт має певну кількість вимірів.
читатиLHC (Великий адронний колайдер) уже розпочав роботу. Серед кількох теорій, які перевірятимуть на LHC, не останнє місце посідають суперсиметричні моделі. Суперсиметрія якраз є сферою моєї наукової діяльності, і я вирішив у науково-популярній формі спробувати розповісти, що ж це таке.
читатиУ 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?
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