ماده تاریک شش مشکل کیهانی
حرکات اجسام در مقیاس کیهانی از نظریه خوب نیوتن پیروی می کند. با این حال، کشف فریتز زویکی در دهه 30 و رصدهای متعاقب آن از کهکشان‌های دوردست که سریعتر از جرم ظاهری‌شان می‌چرخند، اخترشناسان و فیزیکدانان را بر آن داشت تا جرم ماده تاریک را محاسبه کنند که نمی‌توان آن را مستقیماً در هیچ محدوده رصدی موجود تعیین کرد. . به ابزار ما این صورت حساب بسیار بالا بود - اکنون تخمین زده می شود که تقریباً 27٪ از جرم جهان را ماده تاریک تشکیل می دهد. این بیش از پنج برابر بیشتر از ماده "معمولی" است که مشاهدات ما در دسترس هستند.
متأسفانه به نظر نمی رسد که ذرات بنیادی وجود ذراتی را که این جرم مرموز را تشکیل می دهند، پیش بینی کنند. تاکنون نتوانسته‌ایم آنها را شناسایی کنیم یا در شتاب‌دهنده‌های برخورد پرتوهای پرانرژی تولید کنیم. آخرین امید دانشمندان کشف نوترینوهای "سترون" بود که می توانست ماده تاریک را بسازد. با این حال، تاکنون تلاش ها برای شناسایی آنها نیز ناموفق بوده است.
انرژی تاریک
از آنجایی که در دهه 90 کشف شد که انبساط کیهان ثابت نیست، بلکه شتاب‌انگیز است، اضافه کردن دیگری به محاسبات مورد نیاز بود، این بار با انرژی در جهان. معلوم شد که برای توضیح این شتاب، انرژی اضافی (یعنی جرم ها، زیرا طبق نظریه نسبیت خاص آنها یکسان هستند) - یعنی. انرژی تاریک - باید حدود 68٪ از جهان را تشکیل دهد.
این بدان معناست که بیش از دو سوم جهان از… جهنم می‌داند چیست! زیرا مانند ماده تاریک، ما نتوانسته ایم ماهیت آن را بگیریم یا کشف کنیم. برخی معتقدند که این انرژی خلاء است، همان انرژی که در آن ذرات "از هیچ" در نتیجه اثرات کوانتومی ظاهر می شوند. برخی دیگر پیشنهاد می کنند که این "کونه ذات"، پنجمین نیروی طبیعت است.
همچنین این فرضیه وجود دارد که اصل کیهان‌شناسی اصلاً کار نمی‌کند، جهان ناهمگن است، چگالی‌های متفاوتی در نواحی مختلف دارد و این نوسان‌ها توهم شتاب انبساط را ایجاد می‌کند. در این نسخه، مشکل انرژی تاریک فقط یک توهم خواهد بود.
انیشتین این مفهوم را وارد نظریه های خود کرد - و سپس حذف کرد ثابت کیهانیمرتبط با انرژی تاریک این مفهوم توسط نظریه پردازان مکانیک کوانتومی که سعی در جایگزینی مفهوم ثابت کیهانی داشتند ادامه یافت. انرژی میدان خلاء کوانتومی. با این حال، این نظریه 10 داد120 انرژی بیشتر از آنچه برای گسترش جهان با سرعتی که می دانیم لازم است...
تورم
Теория تورم فضا به طور رضایت بخش زیادی توضیح می دهد، اما یک مشکل کوچک (خوب، نه برای همه کوچک) را معرفی می کند - نشان می دهد که در دوره اولیه وجودش، سرعت انبساط آن سریعتر از سرعت نور بوده است. این می تواند ساختار قابل مشاهده فعلی اجرام فضایی، دما، انرژی و غیره آنها را توضیح دهد. اما نکته اینجاست که هیچ اثری از این رویداد باستانی تا کنون یافت نشده است.
محققان در کالج امپریال لندن، لندن و دانشگاه‌های هلسینکی و کپنهاگ در سال 2014 در Physical Review Letters توضیح دادند که چگونه گرانش ثبات لازم را برای تجربه تورم شدید جهان در اوایل توسعه خود فراهم می‌کند. تیم تجزیه و تحلیل کرد تعامل بین ذرات هیگز و گرانش. دانشمندان نشان داده اند که حتی یک تعامل کوچک از این نوع می تواند جهان را تثبیت کند و آن را از فاجعه نجات دهد.
نمودار سرعت چرخش کهکشان مارپیچی M33
این پروفسور گفت: «مدل استاندارد فیزیک ذرات بنیادی، که دانشمندان برای توضیح ماهیت ذرات بنیادی و برهمکنش‌های آنها استفاده می‌کنند، هنوز به این سؤال پاسخ نداده است که چرا کیهان بلافاصله پس از انفجار بزرگ سقوط نکرده است». آرتو راجانتی از گروه فیزیک کالج امپریال. در مطالعه خود، ما بر پارامتر ناشناخته مدل استاندارد، یعنی برهمکنش بین ذرات هیگز و گرانش تمرکز کردیم. این پارامتر را نمی توان در آزمایش های شتاب دهنده ذرات اندازه گیری کرد، اما تأثیر زیادی بر ناپایداری ذرات هیگز در طول فاز تورم دارد. حتی مقدار کمی از این پارامتر برای توضیح میزان بقا کافی است.
شبکه ای از ماده تاریک که توسط یک اختروش روشن شده است
برخی از محققان بر این باورند که تورم پس از شروع، به سختی می تواند متوقف شود. آنها نتیجه می گیرند که پیامد آن ایجاد جهان های جدید است که از نظر فیزیکی از جهان ما جدا شده اند. و این روند تا امروز ادامه خواهد داشت. جهان چندگانه هنوز در حال ایجاد جهان های جدید در یک هجوم تورمی است.
با بازگشت به اصل سرعت ثابت نور، برخی از نظریه پردازان تورم پیشنهاد می کنند که سرعت نور، بله، یک حد سخت است، اما ثابت نیست. در اوایل دوره بالاتر بود و امکان تورم را فراهم می کرد. اکنون به سقوط ادامه می دهد، اما آنقدر آهسته که نمی توانیم متوجه آن شویم.
ترکیب تعاملات
تعادل فعلی ماده معمولی، ماده تاریک و انرژی تاریک
مدل استاندارد، در حالی که سه نوع نیروی طبیعت را متحد می کند، تعامل ضعیف و قوی را برای رضایت همه دانشمندان متحد نمی کند. گرانش کنار می ایستد و هنوز نمی توان آن را در مدل کلی با دنیای ذرات بنیادی گنجاند. هر تلاشی برای آشتی دادن گرانش با مکانیک کوانتومی، بی نهایت زیادی را وارد محاسبات می کند که معادلات ارزش خود را از دست می دهند.
نظریه کوانتومی گرانش نیاز به گسست در ارتباط بین جرم گرانشی و جرم اینرسی دارد که از اصل هم ارزی شناخته شده است (به مقاله: "شش اصل جهان" مراجعه کنید). نقض این اصل ساختار فیزیک مدرن را تضعیف می کند. بنابراین، چنین نظریه ای که راه را برای تئوری رویاها در مورد همه چیز باز می کند، می تواند فیزیک شناخته شده تاکنون را نیز نابود کند.
اگرچه گرانش آنقدر ضعیف است که در مقیاس های کوچک برهمکنش های کوانتومی قابل مشاهده نیست، اما جایی وجود دارد که آنقدر قوی می شود که می تواند در مکانیک پدیده های کوانتومی تفاوت ایجاد کند. این سیاه چاله ها. با این حال، پدیده هایی که در داخل و حومه آنها رخ می دهد، هنوز مطالعه و مطالعه اندکی هستند.
راه اندازی کیهان
مدل استاندارد نمی تواند بزرگی نیروها و جرم هایی را که در دنیای ذرات به وجود می آیند پیش بینی کند. ما با اندازه گیری و افزودن داده ها به نظریه در مورد این کمیت ها یاد می گیریم. دانشمندان دائماً کشف می کنند که یک تفاوت کوچک در مقادیر اندازه گیری شده کافی است تا جهان کاملاً متفاوت به نظر برسد.
به عنوان مثال، کوچکترین جرم مورد نیاز برای پشتیبانی از ماده پایدار هر آنچه را که می دانیم دارد. مقدار ماده تاریک و انرژی برای تشکیل کهکشان ها به دقت متعادل می شود.
یکی از گیج کننده ترین مشکلات تنظیم پارامترهای کیهان است مزیت ماده بر ضد مادهکه اجازه می دهد همه چیز به طور پایدار وجود داشته باشد. طبق مدل استاندارد، ماده و پادماده باید به همان میزان تولید شود. البته، از دیدگاه ما، خوب است که ماده مزیتی داشته باشد، زیرا مقادیر مساوی دلالت بر بی ثباتی جهان دارد که توسط فوران های خشونت آمیز نابودی هر دو نوع ماده متزلزل شده است.
تجسم چندجهانی با جهان های در حال انبساط و انقباض
مشکل اندازه گیری
تصمیم اندازه گیری اجسام کوانتومی به معنای فروپاشی تابع موج است، یعنی "تغییر" حالت آنها از دو (گربه شرودینگر در حالت نامشخص "زنده یا مرده") به یک واحد (می دانیم چه اتفاقی برای گربه افتاده است).
یکی از فرضیه‌های جسورانه‌تر مربوط به مسئله اندازه‌گیری، مفهوم «جهان‌های بسیاری» است - احتمالاتی که هنگام اندازه‌گیری از آنها انتخاب می‌کنیم. دنیاها هر لحظه از هم جدا می شوند. بنابراین، ما دنیایی داریم که در آن به جعبه ای با گربه نگاه می کنیم، و دنیایی که در آن به جعبه ای با گربه نگاه نمی کنیم... در اول - دنیایی که گربه در آن زندگی می کند، یا آن یکی که در آن زندگی نمی کند و غیره د.
او معتقد بود که مشکلی عمیقاً در مکانیک کوانتومی وجود دارد و نباید نظر او را ساده انگاشت.
چهار تعامل اصلی
