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什么是黑物质? 暗物质理论

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什么是黑物质? 暗物质理论
什么是黑物质? 暗物质理论
Anonim

首先是什么:鸡蛋还是鸡肉? 几十年来,全世界的科学家一直在为这个简单的问题而苦苦挣扎。 关于宇宙创建之初的情况也产生了类似的问题。 但是,是这个创造,还是宇宙是周期性的或无限的? 空间中的黑物质是什么,它与白色有什么不同? 抛开各种宗教,我们将尝试从科学的角度探讨这些问题的答案。 在过去的几年中,科学家已经能够实现令人难以置信的成就。 可能是历史上第一次,理论物理学家的计算与实验物理学家的计算是一致的。 多年来,科学界已经提出了几种不同的理论。 从经验上或多或少地精确到经验,有时是准科学的,但是理论计算数据已通过实验得到证实,有些甚至延迟了十几年(例如希格斯玻色子)。

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暗物质-黑能量

这样的理论有很多,例如:弦理论,大爆炸理论,循环宇宙理论,平行宇宙理论,修正牛顿动力学(MOND),固定宇宙F.Hoyle理论等。 但是,目前,关于宇宙不断扩展和发展的理论被普遍接受,其论点完全在“大爆炸”概念的框架内。 同时,准经验的(即实验性的,但具有较大的公差,并基于现有的现代微世界结构理论),获得的数据表明,我们已知的所有微粒仅占宇宙整个组成总量的4.02%。 这就是所谓的“巴里昂鸡尾酒”或重音物质。 但是,我们整个宇宙的大部分(超过95%)是具有不同计划,不同组成和性质的物质。 这就是所谓的黑物质和黑能量。 它们的行为不同:它们对各种反应的反应不同,不受现有技术手段的限制,并且具有以前未研究过的特性。 从中我们可以得出结论,这些物质要么遵守其他物理定律(非牛顿物理学,即非欧几里得几何的口头模拟),要么我们的科学技术发展水平才刚刚形成。

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什么是重子?

根据当前强相互作用的夸克-胶子模型,只有16个基本粒子(希格斯玻色子的最新发现证实了这一点):夸克的六种(风味),八个胶子和两个玻色子。 重子是重的基本粒子,具有很强的相互作用。 其中最著名的是夸克,质子和中子。 这类物质的后代,质量,“颜色”以及“魅力”,“奇异性”的数量各不相同,这些正是我们所谓的重质物质的砖头。 黑色(暗)物质占宇宙总成分的21.8%,由其他不发射电磁辐射且完全不与之反应的粒子组成。 因此,对于直接观察,至少,甚至更进一步地,对于此类物质的注册,必须首先了解其物理性质并就其遵守的法律达成一致。 当前,许多现代科学家正在不同国家的研究机构从事此事。

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最可能的选择

什么物质被认为是可能的? 首先,应注意只有两种可能的选择。 根据GR和STO(相对论的通用和特殊理论),该物质在组成上可以是重质和非重质暗物质(黑色)。 根据大爆炸的基本理论,任何存在的物质都以重子的形式表示。 本论文得到了最高精度的证明。 目前,科学家学会了修复奇异性破裂后一分钟即形成的超重物质爆炸后形成的粒子,其质量趋于无穷大,体形趋于零。 重子粒子的情况是最有可能的,因为正是由它们构成了我们的宇宙,并通过它们不断扩展。 根据这一假设,黑质由牛顿物理学普遍接受的基本粒子组成,但由于某种原因它们以电磁方式弱相互作用。 这就是为什么探测器不固定它们的原因。

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不太顺利

这种情况适合许多科学家,但问题多于答案。 如果黑色和白色物质都仅由重子代表,那么由于原始核合成的结果,轻质重子的浓度占重物的百分比在宇宙的原始天文物体中应该是不同的。 并且在实验上,没有发现在我们的银河系中存在足够数量的平衡大重力物体,例如黑洞或中子星,以平衡我们银河系晕的质量。 但是,相同的中子星,暗银河星晕,黑洞,白,黑和棕矮星(处于生命周期不同阶段的恒星)很可能是组成暗物质的暗物质的一部分。 黑能还可以补充其填充,包括在预测的假想物体中,例如先子,夸克和Q星。

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非重子候选人

第二种情况意味着一个非重子的开始。 在这里,几种类型的粒子可以充当候选者。 例如,轻中微子已经被科学家证明了存在。 然而,由于无法达到所需的临界密度,它们的质量大约为一百一十分之一eV(电子伏特),实际上将它们排除在可能的颗粒之外。 但是,重中微子与重轻子配对实际上在通常条件下不会表现为弱相互作用。 这种中微子被称为无菌的;它们的最大质量高达十分之一eV,因此更适合作为暗物质颗粒的候选物。 人为地将轴子和余弦子引入物理方程式,以解决量子色动力学和标准模型中的问题。 与其他稳定的超对称粒子(SUSY-LSP)一起,它们很可能是候选对象,因为它们不参与电磁相互作用和强相互作用。 但是,与中微子不同,它们仍然是假设的;它们的存在仍然需要证明。

黑事论

宇宙质量的缺乏引起了关于该主题的各种理论,其中一些理论是非常一致的。 例如,关于普通引力无法解释螺旋星系中恒星奇异而快速旋转的理论。 在这种速度下,如果没有保持力,它们将简单地飞出其极限,而这尚无法实现。 其他这些理论解释了在地面条件下获得WIMP(大质量电弱相互作用粒子-基本亚粒子的伙伴,超对称和超重-即理想的候选物)的可能性,因为它们生活在n维中,与我们的三维不同。 根据Kaluza-Klein理论,此类测量对我们不可用。

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可变星

另一种理论描述了变星和黑质如何相互作用。 这种恒星的亮度变化不仅可能是由于内部发生的形而上学过程(脉冲,色球活动,突出的喷射,双星系统中的溢流和日蚀,超新星爆炸),还由于暗物质的异常性质而改变。

WARP引擎

根据一种理论,暗物质可用作在假设的WARP引擎上运行的航天器子空间引擎的燃料。 这些引擎有可能使船舶以超过光速的速度行驶。 从理论上讲,它们能够将空间弯曲到船后方,并使其在船中移动的速度甚至比在真空中加速的电磁波还要快。 船本身不会局部加速-只是其前面的空间场是弯曲的。 许多科幻故事都使用这种技术,例如《星际迷航》的传奇。

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