Hva var det første: et egg eller en kylling? Forskere over hele verden har slitt med dette enkle spørsmålet i flere tiår. Et lignende spørsmål oppstår om hva som var helt i begynnelsen, på tidspunktet for universets opprettelse. Men var det denne skaperverket, eller er universene sykliske eller uendelige? Hva er svart materie i rommet, og hvordan skiller det seg fra hvitt? Når vi legger forskjellige religioner til side, vil vi prøve å nærme oss svarene på disse spørsmålene fra et vitenskapelig synspunkt. I løpet av de siste årene har forskere klart å oppnå det utrolige. Antagelig, for første gang i historien, var beregningene av teoretiske fysikere enige om beregningene til eksperimentelle fysikere. Det vitenskapelige samfunnet har blitt presentert for flere forskjellige teorier gjennom årene. Mer eller mindre presist, empirisk, noen ganger kvasivitenskapelig, men de teoretiske beregnede dataene ble bekreftet av eksperimenter, noen til og med med en forsinkelse på mer enn et dusin år (for eksempel Higgs boson).
Mørk materie - svart energi
Det er mange slike teorier, for eksempel: Stringteori, Big Bang-teori, teori om sykliske universer, teori om parallelle universer, Modified Newtonian dynamics (MOND), teori om det stasjonære universet F. Hoyle og andre. Imidlertid anses for øyeblikket teorien om et stadig utvidende og utviklende univers å anse som generelt akseptert, hvis avhandlinger er ganske forenelige med begrepet Big Bang. På samme tid, kvasi-empirisk (dvs. eksperimentelt, men med store toleranser og basert på eksisterende moderne teorier om mikroverdenens struktur), ble det oppnådd data om at alle mikropartikler som er kjent for oss utgjør bare 4, 02% av det totale volumet av hele sammensetningen av Universet. Dette er den såkalte "baryonic cocktail", eller baryonic saken. Imidlertid er hoveddelen av vårt univers (mer enn 95%) stoffer med en annen plan, en annen sammensetning og egenskaper. Dette er den såkalte svartstoff og svart energi. De oppfører seg annerledes: De reagerer annerledes på forskjellige typer reaksjoner, er ikke fikset med eksisterende tekniske midler, og viser egenskaper som ikke har blitt studert før. Fra dette kan vi konkludere med at enten disse stoffene overholder andre fysiske lover (ikke-Newtonsk fysikk, en verbal analog av ikke-euklidisk geometri), eller at utviklingsnivået vårt for vitenskap og teknologi bare er i det første stadiet av dens dannelse.
Hva er baryoner?
I henhold til den nåværende quark-gluon-modellen for sterke interaksjoner, er det bare seksten elementære partikler (og den nylige oppdagelsen av Higgs-bosonet bekrefter dette): seks typer (smak) av kvarker, åtte gluoner og to bosoner. Baryoner er tunge elementære partikler med et sterkt samspill. De mest berømte av dem er kvarker, proton og nøytron. Familier av slike stoffer, forskjellig i ryggen, massene, deres "farge", og også antall "sjarm", "rarhet", er nettopp teglsten til det vi kaller baryonisk materie. Svart (mørkt) stoff, som utgjør 21, 8% av den totale sammensetningen av universet, består av andre partikler som ikke avgir elektromagnetisk stråling og ikke reagerer med det på noen måte. Derfor, for minst mulig observasjon, og enda mer for registrering av slike stoffer, er det først nødvendig å forstå deres fysikk og bli enige om lovene de adlyder til. Mange moderne forskere er for tiden engasjert i denne saken ved forskningsinstitutter i forskjellige land.
Mest sannsynlig alternativ
Hvilke stoffer vurderes som mulig? Til å begynne med skal det bemerkes at det bare er to mulige alternativer. I samsvar med GR og STO (General and Special Theory of Relativity), kan dette stoffet i sammensetning være både baryonic og ikke-baryonic mørk materie (svart). I følge den grunnleggende teorien om Big Bang, er alle eksisterende saker representert i form av baryoner. Denne avhandlingen er bevist med den største presisjon. Foreløpig har forskere lært å fikse partikler dannet et minutt etter et singularitetsbrudd, det vil si etter en eksplosjon av en superdens stofftilstand, med en kroppsmasse som har en tendens til uendelig, og kroppsstørrelser har en tendens til null. Scenariet med baryoniske partikler er mest sannsynlig, siden det er nettopp fra dem Universet vårt består og gjennom dem fortsetter å utvide. Svart materie består, ifølge denne antakelsen, av grunnleggende partikler som generelt er akseptert av Newtonsk fysikk, men av en eller annen grunn som er svakt samvirke på en elektromagnetisk måte. Det er derfor detektorene ikke fikser dem.
Ikke så glatt
Et slikt scenario passer for mange forskere, men likevel er det flere spørsmål enn svar. Hvis både svart og hvitt stoff kun er representert av baryoner, bør konsentrasjonen av lette baryoner som en prosentandel av tunge, som et resultat av primær nukleosyntesen, være forskjellig i de originale astronomiske objektene til universet. Og eksperimentelt sett ble ikke tilstedeværelsen i vår galakse av et likeverdig tilstrekkelig antall store tyngdekrakter, som sorte hull eller nøytronstjerner, til å balansere massen til glorie på Melkeveien vår. Imidlertid er de samme nøytronstjernene, mørke galaktiske glorier, sorte hull, hvite, svarte og brune dverger (stjerner på forskjellige stadier i deres livssyklus) en del av den mørke materien som utgjør mørk materie. Svart energi kan også utfylle deres fylling, inkludert i forutsagte hypotetiske objekter, som preon, quark og Q-stars.
Ikke-baryoniske kandidater
Det andre scenariet innebærer en ikke-baryon begynnelse. Her kan flere typer partikler fungere som kandidater. For eksempel lysnøytrinoer, hvis eksistens allerede er bevist av forskere. Imidlertid utelukker deres masse, i størrelsesorden 100 til en ti tusendels eV (elektron-Volt), praktisk talt fra mulige partikler på grunn av uoppnåelighet av den nødvendige kritiske tettheten. Men tunge nøytrinoer, parret med tunge leptoner, viser seg praktisk talt ikke i svake interaksjoner under vanlige forhold. Slike nøytrinoer kalles sterile; de med sin maksimale masse opp til en tiende eV er mer sannsynlig å være egnet som kandidater for mørke materiepartikler. Aksjoner og kosmoner ble kunstig introdusert i fysiske ligninger for å løse problemer i kvante kromodynamikk og i standardmodellen. Sammen med en annen stabil supersymmetrisk partikkel (SUSY-LSP) kan de godt være kandidater fordi de ikke deltar i elektromagnetiske og sterke interaksjoner. I motsetning til nøytrinoer er de imidlertid fortsatt hypotetiske, og deres eksistens må fortsatt bevises.
Theory of Black Matter
Mangelen på masse i universet gir opphav til ulike teorier om dette emnet, hvorav noen er ganske konsistente. For eksempel teorien om at vanlig tyngdekraft ikke er i stand til å forklare den underlige og ublu raske rotasjonen av stjerner i spiralgalakser. I slike hastigheter vil de ganske enkelt fly ut av dens grenser, om ikke for noen holdekraft, som det ennå ikke er mulig å registrere. Andre teorier om teorier forklarer umuligheten av å få tak i WIMPs (massive electroweak-interaksjonelle partikler-partnere av elementære underpartikler, supersymmetrisk og superheavy - det vil si ideelle kandidater) under terrestriske forhold, ettersom de lever i n-dimensjonen, som er forskjellig fra vår, tredimensjonale. I følge Kaluza-Klein-teorien er slike målinger ikke tilgjengelige for oss.
Mutable stjerner
En annen teori beskriver hvordan variabel stjerner og svart materie interagerer med hverandre. Lysstyrken til en slik stjerne kan endres ikke bare på grunn av metafysiske prosesser som oppstår inne (pulsering, kromosfærisk aktivitet, utstøting av prominenser, overløp og formørkelser i binære stjernesystemer, supernovaeksplosjon), men også på grunn av mørke materiens anomale egenskaper.
WARP-motor
I følge en teori kan mørk materie brukes som drivstoff for underromsmotorene til romfartøy som opererer på den hypotetiske WARP-motoren. Potensielt lar disse motorene skipet bevege seg i hastigheter som overstiger lysets hastighet. Teoretisk sett er de i stand til å bøye plassen til og bak skipet og bevege det i det enda raskere enn en elektromagnetisk bølge akselererer i et vakuum. Selve skipet akselererer ikke lokalt - bare det romlige feltet foran det er buet. Mange science fiction-historier bruker denne teknologien, for eksempel Star Trek-sagaen.
