Независимый бостонский альманах

"Темная жидкость" с отрицательной массой может доминировать во вселенной

09-12-2018
  • Farnes1
    Джейми Фарнс (Jamie Farnes) Научный сотрудник и астрофизик, основанный в Центре электронных исследований Оксфорда, Оксфордский университет (Англия).

     

    Темная материя и темная энергия как-то смущают, но именно астрофизики первыми признают это. Наша лучшая теоретическая модель Вселенной может объяснить только 5% ее массы. Оставшиеся 95% считается составленной почти полностью из невидимого, неизвестного материала, получившего название темной энергии и темной материи. Таким образом, хотя в наблюдаемой вселенной есть миллиард триллионов звезд, они на самом деле чрезвычайно редки и их роль в жизни Вселенной незначительна.
    Две таинственные темные субстанции могут быть теоретически выведены только из гравитационных эффектов. Темная материя - это ненаблюдаемая начинка , но она оказывает гравитационную воздействие на окружающую материю, и это воздействие мы можем измерить. Темная энергия - это отталкивающая сила, которая заставляет Вселенную расширяться со все возрастающей скоростью. Они всегда рассматривались как отдельные явления. Но мое новое исследование, опубликованное в «Астрономии и астрофизике» (https://arxiv.org/abs/1712.07962), предполагает, что они могут быть частями одной и той же странной субстанции - единой «темной жидкости» отрицательных масс.
    Отрицательные массы представляют собой гипотетическую форму материи, которая вела бы себя как объект с отрицательной гравитацией, он отталкивал бы все другие частицы от себя. В отличие от знакомой нам положительной массы, если бы отрицательную массу оттолкнуть, она бы двинулась с ускорением к вам, а от вас.

    Отрицательные массы не являютсятакой уж новой идеей в космологии. Подобно нормальному веществу, частицы отрицательной массы станут как бы разжижаться по мере расширения Вселенной, что означает, что их отталкивающая сила со временем станет слабее. Однако исследования показали, что сила, движущая ускоряющее расширение Вселенной, строго постоянна. Эта несогласованность ранее побуждала исследователей отказаться от идеи отрицательной массы. Если существует тёмная жидкость с отрицательной массой , она не должна истощаться с течением времени.

    В новом исследовании я предлагаю модификацию теории общей теории относительности Эйнштейна, чтобы позволить отрицательным массам не только существовать, но и создаваться непрерывно по мере расширения пространства.

    «Создание материи» уже было включено в раннюю альтернативную теорию Большого взрыва, известную как модель «Стабильного состояния». Основное предположение заключалось в том, что положительная масса материи постоянно создавалась для пополнения материала по мере расширения Вселенной. Из наблюдений мы теперь знаем, что это неверно. Нет никакого возникновения частиц обычной материи "из ничего". Однако это не означает, что вещество с отрицательной массой не может постоянно возникать. Я показываю, что эта предполагаемая темная жидкость не вляется неуловимой, напротив, она ведет себя точно так же, как темная энергия.
    Я разработал трехмерную компьютерную модель этой гипотетической вселенной, чтобы понять, может ли она также объяснить физическую природу темной материи. Темная материя была введена, чтобы объяснить тот факт, что галактики вращаются намного быстрее, чем прогнозируют наши модели. Это означает, что необходимо присутствие некоторого дополнительного невидимого вещества, чтобы части галактики не были отброшены друг от друга.
    Моя модель показывает, что окружающая отталкивающая сила из темной жидкости может удерживать галактику вместе. Гравитация от положительной массы галактики притягивает отрицательные массы со всех сторон, а поскольку отрицательная масса жидкости приближается к галактике, она, в свою очередь, оказывает более сильную отталкивающую силу на галактику, что позволяет ей вращаться на более высоких скоростях без разлета. Поэтому представляется, что простой знак минус может решить одну из самых длительных проблем физики.

    Действительно ли вселенная такая странная?
    Можно подумать, что мое утверждение заводит слишком далеко. Хотя отрицательные массы диковинны , они значительно менее удивительны , чем может показаться. Да, эти эффекты могут показаться нам странными и непривычнами, поскольку мы живем в области с преобладанием положительной массы.
    Независимо от того, являются ли отрицательные массы физически реальными или нет, они уже играют теоретическую роль в большом числе разделов науки. Воздушные пузырьки в воде можно моделировать как имеющие отрицательную массу. Недавние лабораторные исследования на ускорителях также породили частицы, которые ведут себя точно так, как если бы они имели отрицательную массу.
    И физикам уже нравится концепция отрицательной плотности энергии. Согласно квантовой механике пустое пространство состоит из поля флуктуирующей фоновой энергии, которое может быть отрицательным в тех местах, порождающих волны и виртуальные частицы, которые то актуализируются, то и счезают. Этот процесс может даже вызвать крошечную силу, которую однако же, можно измерить в лаборатории.
    Новое исследование могло бы помочь решить многие проблемы современной физики. Теория струн, которая является нашей лучшей надеждой на объединение физики квантового мира с теорией тяготения Эйнштейна, в настоящее время рассматривается как несовместимая с наблюдательными доказательствами. Однако теория струн предполагает, что энергия вакуума, в пустом пространстве должна быть отрицательной, что подтверждает теоретические ожидания относительно отрицательной массы темной жидкости.
    Более того, команда, стоявшая за новаторским открытием ускоряющейся вселенной, неожиданно обнаружила в космологии доказательства отрицательной массы, но приняла пока разумную предосторожность интерпретировать эти противоречивые гипотезы как «нефизические».
    Теория могла бы также решить проблему измерения расширения Вселенной.Оно объясняется Законом Хаббла-Леметра, наблюдением, что чем дальше галактики, тем быстрее они удаляются. Связь между скоростью и расстоянием галактики устанавливается «постоянной Хаббла», но ее измерения продолжают меняться. Это привело к кризису в космологии. К счастью, космология с отрицательной массой математически предсказывает, что постоянная Хаббла должна меняться со временем. Ясно, что есть доказательства того, что эта странная и нетрадиционная новая теория заслуживает нашего научного внимания.

    Каков дальнейший путь ?

    Создатель космологии, Альберт Эйнштейн вместе с другими учеными, включая Стивена Хокинга, рассматривал понятие отрицательной массы. В 1918 году Эйнштейн даже писал, что его теорию общей теории относительности, возможно, придется модифицировать, чтобы включить отрицательную массу.
    Несмотря на все усилия, космология с отрицательной массой может оказаться ошибочной. По-видимому, теория может дать ответы на многие открытые сейчас вопросы, и ученые вполне оправданно отнесутся к этим ответам с подозрением. Однако часто из имеющихся идей можно найти ответы на давние проблемы и мы должны учитывать эту необычную возможность.

    Моя модель дает несколько проверяемых прогнозов и, по-видимому, может быть совместима с наблюдательными данными от далеких сверхновых звезд, космического микроволнового фона и кластеров галактик. Эти выводы могли бы означать, что отрицательные массы являются реальным физическим аспектом нашей Вселенной и могут свидетельствовать в пользу альтернативной теории космологии,

    Самый большой телескоп, который когда-либо был построен - the Square Kilometre Array (Квадратный Километровый Массив SКА) - будет измерять распределение галактик на протяжении всей истории Вселенной. Я планирую использовать СКА для сравнения своих наблюдений с теоретическими предсказаниями, как для космологии с отрицательной массой, так и для стандартной модели - попытаясь в конечном итоге доказать, существуют ли отрицательные массы в реальности.
    Ясно, что эта новая теория порождает множество новых вопросов. Как и со всеми научными открытиями, поиск здесь не заканчивается. Фактически, стремление понять истинную природу этой прекрасной, единой и, возможно, поляризованной вселенной только началось.

    Источник см. https://theconversation.com/bizarre-dark-fluid-with-negative-mass-could-dominate-the-universe-what-my-research-suggests-107922

    Перевод и подготовка материала В. Лебедев

  • Комментарии
    • Boris Kollender - 09.12.2018 в 19:22:
      Всего комментариев: 294
      Современная физика нашла, экспериментально и теоретически, множество различных квантовых частиц, заполняющих пространство нашей Вселенной, но «Тёмная материя» — Показать продолжение
      Рейтинг комментария: Thumb up 0 Thumb down 0
    • redactor - 10.12.2018 в 00:41:
      Всего комментариев: 472
      По поводу статьи Фарнса была благожелателная заметка в Newsweek (https://www.newsweek.com/most-universe-missing-dark-fluid-negative-mass-could-explain-why-1245014), но журналиста. А физики его довольно сильно Показать продолжение
      Рейтинг комментария: Thumb up 0 Thumb down 0
    • Boris Kollender - 13.12.2018 в 05:37:
      Всего комментариев: 294
      Фантази. Тёмная жидкость, состоящая из сверхмалых частиц первоматерии с минимально возможной массой, сжата в сингулярную точку коллапсом предыдущей Вселенной. Показать продолжение
      Рейтинг комментария: Thumb up 0 Thumb down 0

    Добавить изображение

    
    
    Добавить статью
    в гостевую книгу

    Будем рады, если вы добавите запись в нашу гостевую книгу. Будьте добры, заполните эту форму. Необходимой является информация о вашем имени и комментарии, все остальное – по желанию… Спасибо!

    Если у вас проблемы с кириллическими фонтами, вы можете воспользоваться автоматическим декодером AUTOMATIC CYRILLIC CONVERTER.

    Для ввода специальных символов вы можете воспользоваться вот этой таблицей. (Латинские буквы с диакритическими знаками вводить нельзя!)

    Ваше имя:

    URL:

    Штат:

    E-mail:

    Город:

    Страна:

    Комментарии:

    Сколько бдет 5+25=?