Jaké bylo první: vejce nebo kuře? Vědci z celého světa bojují o tuto jednoduchou otázku po celá desetiletí. Podobná otázka vyvstává o tom, co bylo na samém začátku, v době vytvoření vesmíru. Ale bylo to toto stvoření, nebo jsou vesmíry cyklické nebo nekonečné? Co je černá hmota v prostoru a jak se liší od bílé? Odložíme-li různá náboženství, budeme se snažit přistupovat k odpovědím na tyto otázky z vědeckého hlediska. Během několika posledních let byli vědci schopni dosáhnout neuvěřitelných. Pravděpodobně poprvé v historii se výpočty teoretických fyziků shodovaly s výpočty experimentálních fyziků. Vědecká komunita byla v průběhu let představena s několika různými teoriemi. Více či méně přesně, empiricky, někdy kvazi vědecky, ale teoretická vypočtená data byla potvrzena experimenty, některé dokonce se zpožděním více než tucet let (například Higgsův boson).
Temná hmota - černá energie
Existuje mnoho takových teorií, například: teorie strun, teorie velkého třesku, teorie cyklických vesmírů, teorie paralelních vesmírů, modifikovaná newtonovská dynamika (MOND), teorie stacionárního vesmíru F. Hoyle a další. V současné době je však teorie obecně se rozvíjejícího a rozvíjejícího se vesmíru považována za obecně přijímanou, jejíž teze jsou zcela v rámci konceptu Velkého třesku. Současně, kvázi empiricky (tj. Experimentálně, ale s velkými tolerancemi a založenými na existujících moderních teoriích struktury mikrosvěta), byla získána data, že všechny známé mikročástice tvoří pouze 4, 02% z celkového objemu celého složení vesmíru. Toto je takzvaný „baryonický koktejl“ nebo baryonská hmota. Převážná část našeho vesmíru (více než 95%) je však látka jiného plánu, jiného složení a vlastností. Toto je tzv. Černá hmota a černá energie. Chová se odlišně: reagují různě na různé druhy reakcí, nejsou fixovány stávajícími technickými prostředky a projevují vlastnosti, které nebyly dříve studovány. Z toho můžeme usoudit, že buď tyto látky dodržují jiné fyzikální zákony (n Newtonovská fyzika, verbální analog neeuklidovské geometrie), nebo naše úroveň rozvoje vědy a technologie je teprve v počáteční fázi jejího formování.
Co jsou baryony?
Podle současného modelu silných interakcí kvark-gluon existuje pouze šestnáct elementárních částic (a nedávný objev Higgsova bosonu to potvrzuje): šest typů (aroma) kvarků, osm gluonů a dva bosony. Baryony jsou těžké elementární částice se silnou interakcí. Nejznámější z nich jsou kvarky, protony a neutrony. Rodiny takových látek, lišící se zády, masami, jejich „barvou“ a také počty „kouzla“, „podivnosti“, jsou přesně cihly toho, čemu říkáme baryonská hmota. Černá (tmavá) hmota, která tvoří 21, 8% celkového složení vesmíru, sestává z jiných částic, které nevyzařují elektromagnetické záření a nereagují s ním žádným způsobem. Proto alespoň pro přímé pozorování a ještě více pro registraci takových látek je nezbytné nejprve porozumět jejich fyzice a dohodnout se na zákonech, jimž se řídí. Mnoho moderních vědců se v současné době zabývá touto záležitostí ve výzkumných ústavech v různých zemích.
Nejpravděpodobnější možnost
Jaké látky jsou považovány za možné? Nejprve je třeba poznamenat, že existují pouze dvě možnosti. Podle GR a STO (Obecná a Speciální teorie relativity) může být touto látkou baryonická i nebaryonická temná hmota (černá). Podle základní teorie Velkého třesku je jakákoli existující hmota zastoupena ve formě baryonů. Tato práce je prokázána s nejvyšší přesností. V současné době se vědci naučili fixovat částice vytvořené minutu po prasknutí singularity, tj. Po výbuchu superdenzního stavu hmoty, přičemž tělesná hmotnost inklinovala k nekonečnu a velikost těla inklinovala k nule. Scénář s baryonickými částicemi je nejpravděpodobnější, protože právě z nich se náš vesmír skládá a skrze ně se neustále rozšiřuje. Černá hmota podle tohoto předpokladu sestává ze základních částic, které jsou obecně přijímány newtonovskou fyzikou, ale z nějakého důvodu slabě interagují elektromagnetickým způsobem. Proto je detektory neopravují.
Ne tak hladké
Takový scénář vyhovuje mnoha vědcům, ale stále existuje více otázek než odpovědí. Pokud je jak černá, tak bílá hmota reprezentována pouze baryony, pak by koncentrace lehkých baryonů v procentech těžkých, v důsledku primární nukleosyntézy, měla být v původních astronomických objektech vesmíru odlišná. A experimentálně nebyla v naší galaxii zjištěna dostatečná rovnováha dostatečného počtu velkých gravitačních objektů, jako jsou černé díry nebo neutronové hvězdy, aby bylo možné vyrovnat hmotnost halo naší Mléčné dráhy. Stejné neutronové hvězdy, tmavé galaktické halo, černé díry, bílé, černé a hnědé trpaslíky (hvězdy v různých stádiích jejich životního cyklu) jsou však pravděpodobně součástí temné hmoty, která tvoří temnou hmotu. Černá energie může také doplnit jejich plnění, včetně předpovídaných hypotetických objektů, jako je preon, kvark a Q-hvězdy.
Non-baryonští kandidáti
Druhý scénář znamená začátek bez baryonu. Zde se může jednat o několik typů částic. Například lehká neutrina, o jejichž existenci již vědci prokázali. Jejich hmotnost, řádově sto až jedna desetitisícina eV (elektron-volt), je prakticky vylučuje z možných částic kvůli nedosažitelnosti požadované kritické hustoty. Ale těžká neutrina, spárovaná s těžkými leptony, se za normálních podmínek prakticky neprojevují ve slabých interakcích. Takováto neutrina se nazývají sterilní, s maximální hmotností do jedné desetiny eV budou vhodnější jako kandidáti na částice temné hmoty. Axiony a kosmony byly uměle zavedeny do fyzických rovnic pro řešení problémů v kvantové chromodynamice a ve standardním modelu. Spolu s dalšími stabilními supersymetrickými částicemi (SUSY-LSP) mohou být vhodnými kandidáty, protože se neúčastní elektromagnetických a silných interakcí. Na rozdíl od neutrin jsou však stále hypotetická, jejich existenci je však třeba prokázat.
Teorie černé hmoty
Nedostatek hmoty ve vesmíru vede k různým teoriím na toto téma, z nichž některé jsou zcela konzistentní. Například teorie, že obyčejná gravitace není schopna vysvětlit podivnou a nadměrně rychlou rotaci hvězd ve spirálních galaxiích. Při takových rychlostech by jednoduše odletěli ze svých limitů, ne-li pro nějakou přidržovací sílu, kterou zatím není možné zaregistrovat. Jiné teze teorií vysvětlují nemožnost získání WIMP (masivní částice, které interagují s elektroslabými částicemi elementárních subpartikul, supersymetrické a superheavy - to je ideální kandidáti) v pozemských podmínkách, protože žijí v n-dimenzi, která se liší od našich, trojrozměrných. Podle teorie Kaluza-Kleina taková měření nemáme k dispozici.
Proměnlivé hvězdy
Další teorie popisuje, jak proměnlivé hvězdy a černá hmota spolu vzájemně reagují. Jas takové hvězdy se může změnit nejen kvůli metafyzickým procesům, které se vyskytují uvnitř (pulzace, chromosférická aktivita, vyhazování výčnělků, přetečení a zatmění v binárních hvězdných systémech, exploze supernovy), ale také kvůli anomálním vlastnostem temné hmoty.
WARP motor
Podle jedné teorie může být temná hmota použita jako palivo pro podprostorové motory kosmické lodi pracující na hypotetickém WARP motoru. Tyto motory potenciálně umožňují lodi pohybovat se rychlostí převyšujícími rychlost světla. Teoreticky jsou schopni ohýbat prostor do a za lodí a pohybovat se v ní ještě rychleji, než se elektromagnetická vlna ve vakuu zrychluje. Loď sama lokálně nezrychluje - zakřivené je pouze prostorové pole před ní. Mnoho sci-fi příběhů používá tuto technologii, takový jako Star Trek sága.
