Темная материя
Thursday, 13 October 2005 16:46![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
pashapПо заявкам в продолжение темы http://www.livejournal.com/users/pashap/26620.html
Темная материя и темная энергия - это то, что не видно, и вообще никак не регистрируется. Отсюда следует, что оно может взаимодействовать с прочими объектами только гравитационно.
Темная материя впервые была обнаружена в экспериментах с кривыми вращениями галактик. Если бы в галактике была только видимая материя - то скорости движения тел вокруг центра уменьшались бы при удалении от центра, как следует из законов Кеплера. Однако в экспериментах по измерению скоростей вращения галактик (они измеряются по допплеровскому смещению излучаемых звездами линий) было обнаружено, что скорости не только не уменьшаются - наоборот, они растут, что возможно только в том случае, когда видимые тела как бы вплавлены в некую жесткую невидимую структуру, которую и назвали темной материей. Подтверждение было получено при помощи эффекта линзирования: когда свет от видимого объекта идет к нам мимо какого-то массивного невидимого тела, его путь искривляется. Фактически, невидимое тело работает гравитационной линзой, и этот эффект можно наблюдать.
Что же касается темной энергии - то она не взаимодействует даже гравитационно. Наличие ее во Вселенной определили, измерив отдельно массы видимой материи (галактики, межзвездные облака), видимого излучения (свет, реликтовое излучение), темной материи (то, о чем я говорил выше, плюс черные дыры), и отдельно - массу всей Вселенной при помощи измерения постоянной Хаббла и ее производной. Оказалось, что масса Вселенной примерно в 4 раза больше, чем сумма перечисленных частей. Отсюда и следует, что на долю темной энергии приходится примерно 73% массы Вселенной. А из чего она состоит - пока что только предполагают на основе суперструнной теории, эксперименты для ее проверки требуют увеличения мощности ускорителей на несколько порядков.
Темная материя и темная энергия - это то, что не видно, и вообще никак не регистрируется. Отсюда следует, что оно может взаимодействовать с прочими объектами только гравитационно.
Темная материя впервые была обнаружена в экспериментах с кривыми вращениями галактик. Если бы в галактике была только видимая материя - то скорости движения тел вокруг центра уменьшались бы при удалении от центра, как следует из законов Кеплера. Однако в экспериментах по измерению скоростей вращения галактик (они измеряются по допплеровскому смещению излучаемых звездами линий) было обнаружено, что скорости не только не уменьшаются - наоборот, они растут, что возможно только в том случае, когда видимые тела как бы вплавлены в некую жесткую невидимую структуру, которую и назвали темной материей. Подтверждение было получено при помощи эффекта линзирования: когда свет от видимого объекта идет к нам мимо какого-то массивного невидимого тела, его путь искривляется. Фактически, невидимое тело работает гравитационной линзой, и этот эффект можно наблюдать.
Что же касается темной энергии - то она не взаимодействует даже гравитационно. Наличие ее во Вселенной определили, измерив отдельно массы видимой материи (галактики, межзвездные облака), видимого излучения (свет, реликтовое излучение), темной материи (то, о чем я говорил выше, плюс черные дыры), и отдельно - массу всей Вселенной при помощи измерения постоянной Хаббла и ее производной. Оказалось, что масса Вселенной примерно в 4 раза больше, чем сумма перечисленных частей. Отсюда и следует, что на долю темной энергии приходится примерно 73% массы Вселенной. А из чего она состоит - пока что только предполагают на основе суперструнной теории, эксперименты для ее проверки требуют увеличения мощности ускорителей на несколько порядков.
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 13 Oct 2005 05:53 (UTC)no subject
Date: 13 Oct 2005 06:05 (UTC)no subject
Date: 13 Oct 2005 06:11 (UTC)no subject
Date: 13 Oct 2005 06:35 (UTC)очень интересный пост!
no subject
Date: 13 Oct 2005 06:50 (UTC)С тех пор как мне отец об этом рассказал (он теорфизик), все удивляюсь.
no subject
Date: 13 Oct 2005 10:29 (UTC)no subject
Date: 13 Oct 2005 10:47 (UTC)no subject
Date: 13 Oct 2005 11:13 (UTC)no subject
Date: 13 Oct 2005 11:44 (UTC)no subject
Date: 13 Oct 2005 12:12 (UTC)no subject
Date: 13 Oct 2005 12:25 (UTC)no subject
Date: 13 Oct 2005 14:12 (UTC)про это же
Date: 13 Oct 2005 23:27 (UTC)Re: про это же
Date: 14 Oct 2005 00:54 (UTC)Действительно неплохая статья, спасибо.
Re: про это же
Date: 14 Oct 2005 11:56 (UTC)Re: про это же
Date: 14 Oct 2005 12:25 (UTC)no subject
Date: 14 Oct 2005 00:45 (UTC)Ее не видно и она НИКАК не регистрируется, или все-таки взаимодействует гравитационно?
Если последнее верно, то это означает, что все-таки регистрируется!
Почему только гравитационное взаимодействие? Чем оно предпочтительнее других?
И все-таки ситуация очень напоминает гипотезу теплорода. Когда все верно, только теплорода - нет.
Почему необъяснимым вещам присвоены слова "материя" и "энергия"? Насколько я понимаю, это все гипотеза. Так?
И проявления ТМ и ТЭ вполне могут оказаться проявлениями чего-то другого.
Что значит, "темная материя была обнаружена"? Были обнаружены явления, которые были приписаны некоей гипотетической ТМ. Так?
no subject
Date: 14 Oct 2005 01:06 (UTC)Темная энергия не взаимодействует никак. Но она есть - иначе бы наша Вселенная вела себя совсем по-другому. Непонятно, что это, но это назвали ТЭ.
Гравитационное взаимодействие на несколько десятков порядков слабее всех других - поэтому ТМ обнаружена только сейчас. Иначе бы мы о ней знали давно.
ТМ и ТЭ могут оказаться проявлениями чего-то другого - только не все ли равно, как это называть? Вот их и назвали ТМ и ТЭ. Собственно, на том же принципе, на котором обычная материя и энергия обозвана этими словами.
Что касается теплорода, то ошибкой было не то, что он есть - а то, что ему приписывались свойства, которые давали ошибочные следствия. Обладай он всеми свойствами электромагнитного поля - нам бы не пришлось от него отказываться.
Резюме: есть совокупность экспериментальных данных, которые не описываются устаревшими теориями, однако описываются набором моделей, которые включают в себя понятия ТМ и ТЭ. И маловероятно, что в ближайшее время появится модель, не использующая этих понятий, но объясняющая экспериментальные данные.
no subject
Date: 14 Oct 2005 13:17 (UTC)no subject
Date: 14 Oct 2005 13:35 (UTC)no subject
Date: 14 Oct 2005 14:13 (UTC)Да - а чем суперсимметрия отличается от обычной симметрии? Это я тоже пропустила.
no subject
Date: 14 Oct 2005 22:39 (UTC)no subject
Date: 30 Oct 2005 09:49 (UTC)(1) Теория суперструн и новые представления в гравитации и космологии
Теория суперструн, возникшая более тридцати лет назад как попытка построения объединенной квантовой теории фундаментальных взаимодействий, включающей гравитацию, на протяжении многих лет казалась весьма далекой от экспериментов как в области физики высоких энергий, так и в астрофизике. В традиционном понимании эта теория должна описывать явления при энергиях, близких к планковской 10^19 ГэВ, которая считается предельной энергией в природе. Поэтому долгое время считалось, что если теория струн и имеет отношение к реальности, то она необходима лишь для описания самого раннего этапа космологического расширения. Между тем новые результаты, полученные в теории суперструн в последние годы, говорят о возможности совсем иной картины мира, которая сейчас детально изучается во многих научных центрах, в том числе и на кафедре теоретической физики. Эта теория формулируется в десятимерном пространстве-времени, в котором наряду со струнами могут находиться протяженные объекты различной размерности - гипербраны. Если раньше считалось, что дополнительные измерения должны быть компактными и иметь размеры порядка планковского, 10^-33 см, то сейчас широко обсуждается другая возможность: четырехмерное пространство-время явяется гипербраной, движущейся в многомерном пространстве, причем "лишние" измерения (или хотя бы часть из них) не малы, а, возможно, и бесконечны. При этом обычная материя, описываемая стандартной моделью, живет только на гипербране, а гравитационное поле (а также некоторые его суперструнные партнеры) существует во всем многомерном пространстве. Успешно развивается идея струнной голографии, согласно которой квантовая теория поля на гипербране может быть эквивалентной теории струн в полном многомерном пространстве. Более того, в классическом пределе теории струн возникает обобщенная теория гравитации (супергравитация), в рамках которой можно воспроизводить существенно квантовые результаты теории поля на гипербране чисто классическим образом. Пока не встречает противоречий ни теоретического, ни экспериментального характера и радикальная возможность, что "фундаментальная длина" и ассоциируемый с ней масштаб энергий имеют не планковские значения, а гораздо ближе к экспериментально достижимым величинам, вплоть до нескольких ТэВ. Такие представления существенно изменяют космологический сценарий, и сейчас идет активная работа по построению альтернативной космологии и выявлению возможностей ее экспериментальной проверки. В рамках подобных представлений предсказывается возможность рождения микроскопических черных дыр на будущем ускорителе LHC в ЦЕРНе, подобные события должны регистрироваться по продуктам их хокинговского испарения. Таким образом, самые радикальные новые модели, возникшие на основе теории суперструн, но вовсе не являющиеся ее необходимым следствием, могут быть подтверждены или опровергнуты в ближайшие годы. Важдое значение имеет и проверка классического закона тяготения Ньютона на субмиллиметровых расстояниях, поскольку в теориях с "большими" дополнительными измерениями должны возникать поправки к закону обратных квадратов на таких масштабах. Конечно, описанные выше модели не следуют непосредственно из уже существующих экспериментальных данных, однако есть косвенные аргументы в их пользу, например, возможность решения проблемы иерархий. С другой стороны, новые астрофизические данные ставят новые задачи перед теорией. Одной из важнейших является объяснение природы так называемой темной энергии. Сейчас убедительно доказано, что космологическое расширение в современную эпоху является ускоренным. Это может означать существование очень малой (в планковской шкале) положительной космологической постоянной либо присутствие во Вселенной значительной доли матрии (70%) в необычном состоянии с большим отрицательных давлением (натяжением). Не исключено, что здесь мы непосредственно сталкиваемся с эффектами теории суперструн, попытки такого истолкования сейчас активно исследуются.
no subject
Date: 30 Oct 2005 10:40 (UTC)no subject
Date: 30 Oct 2005 10:45 (UTC)Да, а кафедральная газета одна из наиболее симпатичных. Во-первых, новая, чего о многих не скажешь. :) Некоторые прошлогодние баги исправлены, и опечаток немного. :)
no subject
Date: 30 Oct 2005 12:03 (UTC)no subject
Date: 30 Oct 2005 09:50 (UTC)Преобразования суперсимметрии перемешивают друг с другом частицы с целым и полуцелым спином. Поэтому в суперсимметричных теориях действие инвариантно относительно некоторой дополнительной симметрии, которая переводит бозоны в фермионы и наоборот. Исследования показали, что с теоретической точки зрения такие теории обладают целым рядом привлекательных свойств. Например, в суперсимметричных теориях возникает значительно меньше ультрафиолетовых расходимостей, чем в обычных моделях теории поля. Тем не менее, каждой бозонной частице в таких теориях должен соответствовать ее суперпартнер - ферми-частица, а каждому фермиону - бозонный суперпартнер. Казалось бы, это противоречит экспериментальным данным. Однако выполненные в последнее время точные измерения констант связи в стандартной модели, описывающей сильные и электрослабые взаимодействия, показали, что все эти взаимодействия могут рассматриваться как низкоэнергетический остаток некоторой единой теории только в случае, если все частицы стандартной модели имеют суперпартнеров, массы которых достаточно велики, благодаря чему эти частицы пока не удается наблюдать в прямых экспериментах на современных ускорителях. Тем самым теоретические идеи получили косвенное экспериментальное подтверждение. Кроме того, в суперсимметричных теориях Великого объединения автоматически решается проблема, связанная с отсутствием экспериментальных данных о распаде протона. Поэтому суперсимметричные модели в настоящее время рассматриваются как одни из наиболее вероятных кандидатов для постороения единой теории поля, которая, как полагают, должна единым образом описывать все типы взаимодействий элементарных частиц.
no subject
Date: 16 Nov 2005 01:26 (UTC)no subject
Date: 16 Nov 2005 01:42 (UTC)