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黒質とは何ですか? ダークマターの理論

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黒質とは何ですか? ダークマターの理論
黒質とは何ですか? ダークマターの理論
Anonim

最初は何でしたか:卵または鶏? 世界中の科学者たちは、何十年にもわたってこの単純な質問に苦労しています。 同様の質問が、宇宙の作成時に、最初に何があったかについて発生します。 しかし、それはこの創造でしたか、それとも宇宙は循環的か無限ですか? 空間の黒質とは何ですか?それは白とどう違うのですか? さまざまな宗教を別にして、これらの質問に対する答えを科学的な観点からアプローチしていきます。 過去数年にわたって、科学者たちは驚くべきことを成し遂げることができました。 おそらく、史上初めて、理論物理学者の計算は実験物理学者の計算と一致した。 科学界には、長年にわたっていくつかの異なる理論が提示されてきました。 多かれ少なかれ正確に、経験的に、時には準科学的に、しかし理論的に計算されたデータは実験によって確認されました、いくつかは十数年以上の遅れでさえ(例えばヒッグスボソン)。

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暗黒物質-ブラックエネルギー

たとえば、ストリング理論、ビッグバン理論、循環宇宙の理論、平行宇宙の理論、修正ニュートンダイナミクス(MOND)、定常宇宙の理論F.ホイルなどがあります。 しかし、現在、絶えず拡大し進化する宇宙の理論は一般に受け入れられていると考えられており、これらはビッグバンの概念の枠組みの中にかなり含まれています。 同時に、準経験的に(つまり、実験的にですが、許容範囲が大きく、マイクロワールドの構造に関する既存の現代理論に基づいて)、私たちに知られているすべての微粒子は宇宙全体の構成の総体積の4.02%しか占めていないというデータが得られました。 これは、いわゆる「バリオンカクテル」またはバリオン問題です。 しかし、私たちの宇宙の大部分(95%以上)は、異なる計画、異なる組成および特性の物質です。 これはいわゆる黒質と黒エネルギーです。 それらは異なる動作をします:それらはさまざまな種類の反応に対して異なる反応を示し、既存の技術的手段によって固定されておらず、以前に研究されていない特性を示します。 このことから、これらの物質は他の物理法則(非ニュートン物理学、非ユークリッド幾何学の言語的類似物)に従うか、科学と技術の開発レベルはその形成の初期段階にあると結論付けることができます。

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バリオンとは何ですか?

強い相互作用の現在のクォークグルオンモデルによると、16個の素粒子しかありません(そして、ヒッグスボソンの最近の発見はこれを確認します)。 バリオンは相互作用の強い重い素粒子です。 それらの中で最も有名なのはクォーク、陽子と中性子です。 そのような物質の家族は、背中、質量、「色」、そして「魅力」の数、「奇妙さ」も異なり、まさに私たちがバリオン問題と呼ぶもののレンガです。 宇宙の全組成の21.8%を構成する黒(暗)物質は、電磁放射を放出せず、いかなる方法でもそれに反応しない他の粒子で構成されています。 したがって、直接観察する場合、少なくともそのような物質を登録する場合は、さらにその物理学を理解し、それらが従う法律に同意する必要があります。 現在、多くの現代の科学者がさまざまな国の研究所でこの問題に取り組んでいます。

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最も可能性の高いオプション

どのような物質が可能なと考えられていますか? まず、可能なオプションは2つしかないことに注意してください。 GRとSTO(一般相対性理論と特殊相対性理論)によると、この物質はバリオンと非バリオンの両方の暗黒物質(黒)になる可能性があります。 ビッグバンの基本理論によれば、既存の問題はすべてバリオンの形で表されます。 この論文は、最高の精度で証明されています。 現在、科学者は、特異点の破裂の1分後に形成された粒子を固定することを学びました。つまり、物質の超高密度状態の爆発後に、体の質量は無限になり、体のサイズはゼロになりがちです。 私たちの宇宙が構成され、それらを介して拡大し続けているのは正確にそれらからであるので、バリオン粒子のシナリオは最も可能性が高いです。 この仮定によれば、黒質は、ニュートン物理学で一般に受け入れられている基本的な粒子で構成されていますが、何らかの理由で電磁的な方法で弱く相互作用しています。 それが検出器がそれらを修正しない理由です。

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あまり滑らかではない

このようなシナリオは多くの科学者に適していますが、それでも答えよりも多くの質問があります。 黒質と白質の両方がバリオンによってのみ表される場合、一次元素合成の結果として、軽いバリオンの重さのパーセンテージとしての濃度は、宇宙の元の天体オブジェクトでは異なるはずです。 また、実験的には、ブラックホールや中性子星などの大きな重力物体が平衡して天の川銀河のハローの質量と釣り合うように、銀河内に存在することは検出されませんでした。 ただし、同じ中性子星、暗い銀河のハロー、ブラックホール、白、黒、茶色の小人(ライフサイクルのさまざまな段階にある星)は、おそらく、ダークマターを構成するダークマターの一部です。 ブラックエネルギーは、プリオン、クォーク、Qスターなどの予測される仮想オブジェクトを含む、それらの充填を補完することもできます。

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非バリオン候補

2番目のシナリオは、非バリオンの始まりを意味します。 ここでは、いくつかのタイプの粒子が候補として機能します。 たとえば、軽いニュートリノはその存在が科学者によってすでに証明されています。 しかしながら、それらの質量は、100分の1から1万分の1 eV(電子ボルト)のオーダーであり、必要な臨界密度を達成できないため、可能な粒子から実質的に除外されます。 しかし、重いレプトンと対になった重いニュートリノは、通常の条件下では弱い相互作用で実際に現れません。 このようなニュートリノは無菌と呼ばれ、最大質量が1/10 eVまでのニュートリノは、暗黒物質粒子の候補として適している可能性が高くなります。 量子色力学と標準モデルの問題を解決するために、物理方程式に人工的にアクシオンとコスモンを導入しました。 別の安定した超対称粒子(SUSY-LSP)と一緒に、それらは電磁的および強い相互作用に参加しないため、候補になる可能性があります。 しかしながら、ニュートリノとは異なり、それらはまだ仮説であり、それらの存在はまだ証明される必要があります。

黒物質の理論

宇宙における質量の欠如は、この主題に関するさまざまな理論を生み出し、そのいくつかは非常に一貫しています。 たとえば、通常の重力では、渦巻銀河内の星の奇妙で途方もなく速い回転を説明できないという理論。 そのような速度では、ある程度の保持力がなければ、彼らは単に限界を超えて飛行しますが、これはまだ登録することはできません。 他の理論のこれらの理論は、それらが私たちの3次元とは異なるn次元に住んでいるので、地球条件でWIMP(大規模な電弱相互作用粒子、素粒子のパートナー、超対称で超重質、つまり理想的な候補)を取得することの不可能性を説明します。 Kaluza-Klein理論によれば、このような測定は利用できません。

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可変星

別の理論は、変光星と黒質がどのように相互作用するかを説明しています。 このような星の明るさは、内部で発生する形而上学的なプロセス(脈動、彩層活動、突出部の放出、連星系のオーバーフローと日食、超新星爆発)だけでなく、暗黒物質の異常な性質によっても変化します。

WARPエンジン

ある理論によると、ダークマターは架空のWARPエンジンで動作する宇宙船のサブスペースエンジンの燃料として使用できます。 潜在的に、これらのエンジンは船が光速を超える速度で動くことを可能にします。 理論的には、宇宙船を後方に曲げて、真空中で電磁波が加速するよりも速く船内を移動させることができます。 船自体は局所的に加速するのではなく、船の前の空間フィールドのみが湾曲しています。 スタートレックサガなど、多くのSFストーリーがこのテクノロジーを使用しています。

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