Хар матер дээр суурилсан амьдрал боломжтой юу?

2024 Зохиолч: Seth Attwood | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-16 16:12

Манай орчлон ертөнцийн массын дийлэнх нь үл үзэгдэх юм. Нилээд хугацааны турш физикчид энэ баригдашгүй масс гэж юу болохыг ойлгохыг хичээж байна. Хэрэв энэ нь бөөмсөөс бүтсэн бол Том Адрон Коллайдер нь харанхуй материйн бөөмийг үүсгэж чадна, эсвэл сансрын дуран нь харанхуй материйн мөргөлдөөний уран яруу гамма туяаг харах болно гэж найдаж байна. Одоогоор юу ч алга. Мөн энэ асуудал онолын физикчдийг шинэ санааг тунгаан бодоход хүргэдэг.

2017 онд нэрт онолын физикч Лиза Рэндалл харанхуй материйн хамгийн гайхалтай боломжуудын нэгийг судалжээ. Мэдээжийн хэрэг таамаглал. Харанхуй бодисыг тодорхой төрлийн бөөмс гэж үзэхийн оронд тэрээр харанхуй матери нь харанхуй одод, харанхуй галактикууд, харанхуй гаригууд, магадгүй харанхуй амьдралыг бүрдүүлдэг бөөмийн бүхэл бүтэн гэр бүлээс бүрдэх боломжтой гэж үзсэн. Харанхуй ертөнцийн хими нь бидний "ердийн хими" шиг баялаг бөгөөд олон янз байж болно. Гэхдээ бүх зүйл тийм ч энгийн биш юм.

Харанхуй бодисын асуудал

Манай орчлон ертөнц бол ойлгомжгүй ч гэсэн гайхалтай газар юм.

Сүүлийн хэдэн арван жилийн хугацаанд бид орчлон ертөнцийн 84.5% нь харагдахгүй гэдгийг ойлгосон. "Харанхуй бодис" гэсэн нэлээд эвгүй хочийг авч үзвэл энэ бодис нь "хэвийн" бодистой харьцдаггүй төлөвт оршдог. Харанхуй энергитэй адил эдгээр зүйлс бид тэднийг ойлгодоггүй учраас "харанхуй" байдаг.

Хэрвээ миний ширээн дээр одоо харанхуй материйн нэг хэсэг байвал би энэ тухай хэзээ ч мэдэхгүй. Ерөнхийдөө харанхуй материйн нэг хэсэг миний ширээн дээр хэвтэж чадахгүй. Энэ нь ширээний дундуур унаж, шал, дэлхийн царцдас манай гаригийн цөм дэх таталцлын худаг руу яаран орох болно. Эсвэл үл ойлгогдох байдлаар сансарт алга болно. Хар матери аливаа зүйлтэй маш сул харилцан үйлчлэлцдэг тул энэ хэсэг нь байхгүй мэт энгийн материйн дундуур унана.

Жижиг хэмжээний хувьд харанхуй материйн таталцлын илрэл нь үл тоомсорлодог боловч сансар огторгуйн зайд харанхуй матери байгаа нь гарцаагүй мэдрэгддэг - үүнийг галактикийн бөөгнөрөлд үзүүлэх таталцлын нөлөө болон галактикийн эргэлтэнд үзүүлэх нөлөөгөөр шууд бусаар ажиглаж болно. Энэ нь байгаа гэдгийг бид мэднэ, бид үүнийг зүгээр л хардаггүй.

Тэгээд бид юу болохыг мэдэхгүй, зөвхөн таамаглаж чадна

Энгийн матери буюу барионы бодис нь цахилгаан соронзон, таталцлын, хүчтэй, сул хүчний харилцан үйлчлэлд ордог. Эдгээр хүч нь энергийг дамжуулж, бүх бодист бүтцийг бий болгодог. Харин хар матери нь ихэвчлэн сул эсвэл хүчтэй цахилгаан соронзон хүчээр харилцан үйлчлэх боломжгүй "матери"-ын аморф үүл гэж үздэг. Тиймээс харанхуй бодисыг "барион бус" гэж үздэг. Барион бус бодис нь зөвхөн таталцлын хүчээр өөрийн оршихуйг илчилж чаддаг.

Харанхуй бодисыг хайхад тэргүүлэх нэр дэвшигч нь WIMP буюу харилцан үйлчлэл багатай асар том бөөмс юм. WIMP-ийн нэрнээс харахад энэхүү таамагласан бөөмс нь ердийн бодистой харьцдаггүй тул энэ нь барион биш юм.

Сансар судлалын тогтсон загварууд нь хар матери нь WIMP эсвэл "тэнхлэг" хэлбэрээр байх нь бидний орчлон ертөнцийг бүтцээр нь бүтцээр хангадаг гэдгийг таамаглаж байгаа бөгөөд үүнийг ихэвчлэн энгийнээр хэлэхэд манай ертөнцийг бүхэлд нь агуулж байдаг "цавуу" гэж нэрлэдэг.

Галактикуудын эргэлтийг ажиглахдаа одон орон судлаач Вера Рубин галактикийн ихэнх бодисыг ажиглах боломжгүй болохыг анзаарчээ. Зөвхөн багахан хувь нь харагдаж байна - од, хий, тоос; Үлдсэн хэсэг нь асар том боловч үл үзэгдэх харанхуй материйн гэрэлд нуугдаж байдаг. Бидний харагдахуйц энгийн материйн галактик бол бидний харж чадахаас хамаагүй хол орших харанхуй материйн асар том дугуйн дээрх бүрээс юм шиг.

Саяхан хэвлэгдсэн нийтлэлдээ (2013) Рэндалл болон түүний хамтрагчид харанхуй материйн илүү төвөгтэй хэлбэрийг танилцуулсан. Тэдний үзэж байгаагаар манай галактикийн харанхуй материйн гало нь зөвхөн нэг төрлийн барион бус материйн аморф массаас тогтдоггүй.

"Бүх харанхуй матери зөвхөн нэг төрлийн бөөмсөөс бүрддэг гэж таамаглах нь маш хачирхалтай санагдаж байна" гэж Рэндалл бичжээ. "Шударга бус эрдэмтэн харанхуй матери бидний ердийн бодис шиг олон янз байхыг зөвшөөрөх ёсгүй."

Баян "сүүдрийн ертөнц" үү?

Бидний харагдахуйц орчлон ертөнцийг физикийн стандарт загвараар удирддаг - бөөмс (хүчирхэг Хиггс бозоныг оруулаад) ба хүчнүүдийн гэр бүл, харанхуй галактикийн галактикийн гэрэлт цагирагт харанхуй материйн бөөмс, хүчнүүдийн баялаг бөгөөд олон янзын загвар ажиллаж чадах уу?

Энэхүү судалгаа нь бидний харагдахуйц орчлон ертөнцийн санал болгож буй бүхий л ээдрээтэй, биднийхтэй зэрэгцэн оршдог "сүүдрийн ертөнц" гэж нэрлэе гэсэн орчлон ертөнцийн харанхуй хэсэгт үл мэдэгдэх олон янзын физикийн төсөөллийн логикийг баримтална.

Манай эртний орчлон ертөнцөд өнөөг хүртэл "харанхуй одод" буюу хар материас бүрдсэн одод оршин тогтнож магадгүй гэж астрофизикчид урьд нь таамаглаж байсан. Хэрэв тийм бол "харанхуй гаригууд" үүсч магадгүй гэж Рэндалл үзэж байна. Хэрэв харанхуй хэсэгт байрлуулсан хүчээр удирддаг харанхуй материйн бөөмсийн гэр бүл байдаг бол энэ нь нарийн төвөгтэй химийн хөгжилд хүргэж чадах уу? Тэгээд амьдралд?

Гэсэн хэдий ч, хэрэв манай орчлонтой зэрэгцэн "харанхуй" эсвэл "сүүдэр" амьдрал байгаа бол бид үүнийг илрүүлж чадна гэдгийг мартаж болно.

Сүүдрийн амьдрал сүүдэрт үлдэнэ

Энэ таамаглалыг шинжлэх ухаан маргаж, дэмжиж чадахгүй гэсэн өдөр тутмын бүх нууцыг тайлбарлах, тэр ч байтугай ер бусын мэдэгдлийг тайлбарлах нь сонирхолтой юм шиг санагддаг. "Сүнс" эсвэл тайлагдашгүй "тэнгэр дэх гэрэл" нь бүх зүйлийн ард амьдардаг харанхуй амьтдын зан авир юм бол яах вэ?

Телевизийн шоу эсвэл киноны хувьд энэ логик нь зүгээр байсан ч эдгээр харанхуй амьтад энгийн бодистой огт нийцэхгүй сүүдэрт орчлонд амьдрах болно. Тэдний бөөмс, хүч нь манай орчлон ертөнцөд ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй. Та харанхуй ойд модны хожуул дээр сууж байхдаа эдгээр мөрүүдийг уншиж болох бөгөөд энэ тухай хэзээ ч мэдэхгүй.

Гэхдээ бид энэ сүүдрийн ертөнцтэй ижил орон зай-цаг хугацаанд зэрэгцэн оршдог тул шаардлагагүй хэмжээсүүд эсвэл олон ертөнцгүйгээр зөвхөн нэг дохиог дамжуулах боломжтой.

Таталцлын долгионыг зөвхөн 2016 онд илрүүлсэн бөгөөд эдгээр долгионыг сансар огторгуйд анх илрүүлсэн нь хар нүхний мөргөлдөөний улмаас үүссэн юм. Харанхуй хэсэгт таталцлын долгионыг илрүүлэх бүрэн боломжтой мэт боловч бидний утасны төгсгөлд зөвхөн харанхуй сектор дахь хамгийн хүчтэй сансрын үйл явдлуудыг илрүүлж болно.

Ерөнхийдөө бид өхөөрдөм харанхуй материйн амьтад байдаг гэдгийг хэзээ ч батлахгүй нь гарцаагүй, гэхдээ Рандалл нэг чухал зүйлийг онцолж байна. Харанхуй материйн эх сурвалжийг авч үзэхдээ бид өрөөсгөл үзлээсээ цааш харах ёстой; Харанхуй салбар нь бидний төсөөлж чадахаас ч давсан харанхуй материйн бөөмс, хүчнүүдийн цогц гэр бүл байж болно.