Woraus besteht die Materie des Universums? Was ist dunkle Materie? Gibt es dunkle Materie? Zeitabhängige Gravitationskonstante

Das Universum besteht nur zu 4,9 % aus gewöhnlicher Materie – der baryonischen Materie, aus der unsere Welt besteht. Der größte Teil der 74 % des gesamten Universums besteht aus mysteriöser dunkler Energie, und 26,8 % der Masse im Universum bestehen aus physikalisch widersprüchlichen, schwer zu entdeckenden Teilchen, die als dunkle Materie bezeichnet werden.

Dieses seltsame und ungewöhnliche Konzept der Dunklen Materie wurde vorgeschlagen, um ungeklärte astronomische Phänomene zu erklären. Also begannen Wissenschaftler über die Existenz einer mächtigen Energie zu sprechen, die so dicht und massiv ist – sie ist fünfmal größer als die gewöhnliche Materiesubstanz, aus der unsere Welt besteht und aus der wir bestehen, nachdem sie unverständliche Phänomene in der Schwerkraft von Sternen entdeckt hatten die Entstehung des Universums.

Woher kommt das Konzept der Dunklen Materie?

So haben Sterne in Spiralgalaxien wie unserer eine ziemlich hohe Rotationsgeschwindigkeit und müssten nach allen Gesetzen bei solch schneller Bewegung einfach in den intergalaktischen Raum fliegen, wie Orangen aus einem umgestürzten Korb, aber das tun sie nicht. Sie werden von einer sehr starken Gravitationskraft gehalten, die mit keiner unserer Methoden registriert oder erfasst wird.

Eine weitere interessante Bestätigung für die Existenz dunkler Materie erhielten Wissenschaftler durch Untersuchungen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds. Sie zeigten, dass die Materie nach dem Urknall zunächst gleichmäßig im Raum verteilt war, an manchen Stellen jedoch eine etwas höhere Dichte als im Durchschnitt aufwies. Diese Gebiete hatten im Gegensatz zu denen, die sie umgaben, eine stärkere Schwerkraft, und gleichzeitig wurden sie durch die Anziehung von Materie noch dichter und massiver. Dieser gesamte Prozess muss zu langsam gewesen sein, um in nur 13,8 Milliarden Jahren, dem Alter des Universums, große Galaxien, einschließlich unserer Milchstraße, zu bilden.

Es bleibt daher davon auszugehen, dass die Geschwindigkeit der Galaxienentwicklung durch das Vorhandensein einer ausreichenden Menge Dunkler Materie mit ihrer zusätzlichen Schwerkraft beschleunigt wird, was diesen Prozess deutlich beschleunigt.

Was ist dunkle Materie?

Eine der zentralen Ideen ist, dass schwarze Materie aus noch unentdeckten subatomaren Teilchen besteht. Was das für Partikel sind und wer sich für diese Stelle bewirbt, es gibt viele Kandidaten.

Es wird angenommen, dass fundamentale Elementarteilchen aus der Familie der Fermionen supersymmetrische Partner aus einer anderen Familie haben – Bosonen. Solche schwach wechselwirkenden massiven Teilchen werden WIMPs (oder einfach WIMPs) genannt. Der leichteste und stabilste Superpartner ist Neutralino. Dies ist der wahrscheinlichste Kandidat für die Rolle von Substanzen aus dunkler Materie.

Versuche, ein Neutralino oder zumindest ein ähnliches oder völlig anderes Teilchen der Dunklen Materie zu erhalten, führten derzeit nicht zum Erfolg. Tests zur Produktion von Neutralinos wurden in Kollisionen mit ultrahoher Energie am berühmten und mehrfach bewerteten Large Hadron Collider durchgeführt. In Zukunft werden Experimente mit noch höheren Kollisionsenergien durchgeführt, was jedoch nicht garantiert, dass zumindest einige Modelle der Dunklen Materie entdeckt werden.

Wie Matthew McCullough (vom Center for Theoretical Physics am Massachusetts Institute of Technology) sagt: „Unsere gewöhnliche Welt ist komplex, sie besteht nicht aus Teilchen derselben Art, aber was wäre, wenn dunkle Materie ebenfalls komplex wäre?“ Nach seiner Theorie könnte dunkle Materie hypothetisch mit sich selbst interagieren, gleichzeitig aber gewöhnliche Materie ignorieren. Deshalb können wir seine Anwesenheit nicht bemerken und irgendwie registrieren.

(Karte des kosmischen Mikrowellenhintergrunds (CMB), erstellt von der Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP))

Unsere Milchstraße besteht aus einer riesigen, kugelförmigen, rotierenden Wolke aus dunkler Materie, vermischt mit einer kleinen Menge normaler Materie, die durch die Schwerkraft komprimiert wird. Dies geschieht zwischen den Polen schneller, nicht so stark wie in der Äquatorregion. Dadurch nimmt unsere Galaxie das Aussehen einer abgeflachten Spiralscheibe aus Sternen an und taucht in eine kugelförmige Wolke aus dunkler Materie ein.

Theorien über die Existenz dunkler Materie

Um die Natur der fehlenden Masse im Universum zu erklären, wurden auf die eine oder andere Weise verschiedene Theorien aufgestellt, die von der Existenz dunkler Materie sprechen. Hier sind einige davon:

• Die Anziehungskraft gewöhnlicher nachweisbarer Materie im Universum kann die seltsame Bewegung von Sternen in Galaxien nicht erklären, wo die Sterne in den äußeren Regionen von Spiralgalaxien so schnell rotieren, dass sie einfach in den interstellaren Raum fliegen müssten. Was hält sie davon ab, wenn es nicht aufgezeichnet werden kann?
• Die vorhandene Dunkle Materie übersteigt die gewöhnliche Materie des Universums um das 5,5-fache, und nur ihre zusätzliche Schwerkraft kann die uncharakteristischen Bewegungen von Sternen in Spiralgalaxien erklären.
• Mögliche Teilchen der Dunklen Materie sind WIMPs, sie sind schwach wechselwirkende massive Teilchen und superschwere supersymmetrische Partner subatomarer Teilchen. Theoretisch gibt es über drei Raumdimensionen, die für uns unzugänglich sind. Die Schwierigkeit besteht darin, sie zu registrieren, wenn sich zusätzliche Dimensionen gemäß der Kaluza-Klein-Theorie als für uns unzugänglich erweisen.

Ist es möglich, Dunkle Materie nachzuweisen?

Riesige Mengen an Teilchen der Dunklen Materie fliegen durch die Erde, aber da Dunkle Materie nicht mit gewöhnlicher Materie interagiert und wenn es eine Interaktion gibt, ist diese mit gewöhnlicher Materie äußerst schwach, praktisch null, dann wurden in den meisten Experimenten keine signifikanten Ergebnisse erzielt.

Dennoch werden Versuche unternommen, das Vorhandensein dunkler Materie in Experimenten zu registrieren, bei denen verschiedene Atomkerne (Silizium, Xenon, Fluor, Jod und andere) zusammenstoßen, in der Hoffnung, den Aufprall des Teilchens der dunklen Materie zu beobachten.

Am astronomischen Neutrino-Observatorium an der Amundsen-Scott-Station mit dem interessanten Namen IceCube wird geforscht, um hochenergetische Neutrinos aufzuspüren, die außerhalb des Sonnensystems entstanden sind.

Hier, am Südpol, wo die Außentemperatur -80 °C erreicht, ist in einer Tiefe von 2,4 km unter dem Eis hochpräzise Elektronik installiert, die eine kontinuierliche Beobachtung der mysteriösen Prozesse des Universums ermöglicht, die außerhalb der gewöhnlichen Materie ablaufen. Bisher sind dies nur Versuche, den tiefsten Geheimnissen des Universums näher zu kommen, doch es gibt bereits einige Erfolge, wie beispielsweise die historische Entdeckung von 28 Neutrinos.

Also. Es ist unglaublich interessant, dass sich das Universum, das aus dunkler Materie besteht, die für uns sichtbare Studien unzugänglich ist, um ein Vielfaches komplexer sein könnte als die Struktur unseres Universums. Oder vielleicht ist das Universum der Dunklen Materie unserem Universum deutlich überlegen und dort passieren alle wichtigen Dinge, deren Echos wir in unserer gewöhnlichen Materie zu sehen versuchen, aber das bewegt sich bereits in den Bereich der Science-Fiction.

Dunkle Materie ist eine weitere Entdeckung, die die Menschheit „in der Federspitze“ gemacht hat. Niemand hat es jemals gespürt, es sendet keine elektromagnetischen Wellen aus und interagiert nicht mit ihnen. Seit mehr als einem halben Jahrhundert gibt es keinen experimentellen Beweis für die Existenz dunkler Materie; es liegen lediglich experimentelle Berechnungen vor, die ihre Existenz angeblich bestätigen. Doch im Moment ist dies nur eine Hypothese der Astrophysiker. Es sollte jedoch beachtet werden, dass dies eine der faszinierendsten und sehr vernünftigen wissenschaftlichen Hypothesen ist.

Alles begann zu Beginn des letzten Jahrhunderts: Astronomen bemerkten das Bild der Welt, das sie beobachteten passt nicht in die Theorie der Schwerkraft. Theoretisch rotieren Galaxien mit der berechneten Masse schneller als sie sollten.

Das bedeutet, dass sie (Galaxien) eine viel größere Masse haben, als Berechnungen aus den durchgeführten Beobachtungen vermuten lassen. Da sie sich aber immer noch drehen, ist entweder die Gravitationstheorie nicht korrekt oder diese Theorie „funktioniert“ bei Objekten wie Galaxien nicht. Oder es gibt mehr Materie im Universum, als moderne Instrumente erkennen können. Diese Theorie wurde unter Wissenschaftlern immer beliebter und diese immaterielle hypothetische Substanz wurde Dunkle Materie genannt.
Aus Berechnungen geht hervor, dass die dunkle Materie in Galaxien etwa zehnmal größer ist als üblich und verschiedene Materien nur auf der Gravitationsebene miteinander interagieren, das heißt, dunkle Materie manifestiert sich ausschließlich in Form von Masse.
Einige Wissenschaftler vermuten, dass einige Dunkle Materie- Dies ist eine gewöhnliche Substanz, die jedoch keine elektromagnetische Strahlung aussendet. Zu diesen Objekten gehören dunkle galaktische Halos, Neutronensterne und Braune Zwerge sowie andere, noch hypothetische Weltraumobjekte.

Wenn Sie den Schlussfolgerungen von Wissenschaftlern glauben, wird gewöhnliche Materie (hauptsächlich in Galaxien enthalten) gesammelt
um Gebiete mit den dichtesten Konzentrationen dunkler Materie. Auf dem entstehenden Raum
Auf der Karte ist Dunkle Materie im Laufe der Zeit ein ungleichmäßiges Netzwerk riesiger Filamente
an Orten mit Galaxienhaufen nimmt die Zahl zu und ab.

Dunkle Materie wird in mehrere Klassen eingeteilt: heiß, warm und kalt (dies hängt von der Geschwindigkeit der Teilchen ab, aus denen sie besteht). So wird zwischen heißer, warmer und kalter Dunkler Materie unterschieden. Für Astronomen ist die kalte dunkle Materie von größtem Interesse, da sie stabile Objekte, beispielsweise ganze dunkle Galaxien, bilden kann.
Die Theorie der Dunklen Materie passt auch zur Urknalltheorie. Daher gehen Wissenschaftler davon aus, dass sich 300.000 Jahre nach der Explosion erstmals Partikel dunkler Materie in großen Mengen zu sammeln begannen und sich danach durch die Schwerkraft Partikel gewöhnlicher Materie auf ihnen sammelten und Galaxien entstanden.
Diese überraschenden Erkenntnisse bedeuten dass die Masse der gewöhnlichen Materie nur wenige Prozent der Gesamtmasse des Universums ausmacht!!!

Das heißt, die für uns sichtbare Welt ist nur ein kleiner Teil dessen, woraus das Universum tatsächlich besteht. Und wir können uns nicht einmal vorstellen, was dieses riesige „Etwas“ ist.

Bezieht sich auf die „Theorie des Universums“

Dunkle Materie und dunkle Energie im Universum

V. A. Rubakov,
Institut für Kernforschung RAS, Moskau, Russland

1. Einleitung

Die Naturwissenschaft steht nun am Beginn einer neuen, äußerst interessanten Etappe ihrer Entwicklung. Dies ist vor allem deshalb bemerkenswert, weil die Wissenschaft des Mikrokosmos – die Physik der Elementarteilchen – und die Wissenschaft des Universums – die Kosmologie – zu einer einzigen Wissenschaft über die grundlegenden Eigenschaften der Welt um uns herum werden. Mit unterschiedlichen Methoden beantworten sie die gleichen Fragen: Mit welcher Materie ist das Universum heute gefüllt? Wie hat es sich in der Vergangenheit entwickelt? Welche Prozesse fanden zwischen Elementarteilchen im frühen Universum statt, die letztendlich zu seinem heutigen Zustand führten? Während die Diskussion dieser Art von Fragen vor relativ kurzer Zeit auf der Ebene von Hypothesen endete, gibt es heute zahlreiche experimentelle und beobachtende Daten, die es ermöglichen, quantitative (!) Antworten auf diese Fragen zu erhalten. Dies ist ein weiteres Merkmal der gegenwärtigen Phase: Die Kosmologie hat sich in den letzten 10–15 Jahren zu einer exakten Wissenschaft entwickelt. Bereits heute sind kosmologische Beobachtungsdaten sehr genau; In den kommenden Jahren werden noch mehr Informationen über das moderne und frühe Universum gewonnen.

Aktuelle kosmologische Daten erfordern eine radikale Ergänzung moderner Vorstellungen über die Struktur der Materie und die grundlegenden Wechselwirkungen von Elementarteilchen. Heute wissen wir alles oder fast alles über die „Bausteine“, aus denen gewöhnliche Materie besteht – Atome, Atomkerne, Protonen und Neutronen, aus denen die Kerne bestehen – und wie diese „Bausteine“ in Abständen von bis zu 1 miteinander interagieren /1000 Größe des Atomkerns (Abb. 1). Dieses Wissen wurde als Ergebnis langjähriger experimenteller Forschung, hauptsächlich an Beschleunigern, und des theoretischen Verständnisses dieser Experimente gewonnen. Kosmologische Daten deuten auf die Existenz neuer Arten von Teilchen hin, die unter terrestrischen Bedingungen noch nicht entdeckt wurden und die „dunkle Materie“ im Universum darstellen. Höchstwahrscheinlich sprechen wir von einer ganzen Schicht neuer Phänomene in der Physik der Mikrowelt, und es ist durchaus möglich, dass diese Schicht von Phänomenen in naher Zukunft in irdischen Labors entdeckt wird.

Ein noch überraschenderes Ergebnis der beobachtenden Kosmologie war der Hinweis auf die Existenz einer völlig neuen Form von Materie – der „dunklen Energie“.

Welche Eigenschaften haben dunkle Materie und dunkle Energie? Welche kosmologischen Daten weisen auf ihre Existenz hin? Was bedeutet es aus Sicht der Physik der Mikrowelt? Welche Aussichten gibt es für die Untersuchung dunkler Materie und dunkler Energie unter terrestrischen Bedingungen? Diesen Fragen ist der Ihnen angebotene Vortrag gewidmet.

2. Expandierendes Universum

Es gibt eine Reihe von Fakten, die über die Eigenschaften des Universums heute und in der relativ jungen Vergangenheit sprechen.

Universum als Ganzes homogen: Alle Bereiche im Universum sehen gleich aus. Dies gilt natürlich nicht für kleine Gebiete: Es gibt Gebiete, in denen es viele Sterne gibt – das sind Galaxien; es gibt Gebiete, in denen es viele Galaxien gibt – das sind Galaxienhaufen; Es gibt auch Gebiete, in denen es nur wenige Galaxien gibt – das sind riesige Hohlräume. Aber Regionen, die 300 Millionen Lichtjahre oder größer sind, sehen alle gleich aus. Dies belegen eindeutig astronomische Beobachtungen, die zu einer „Karte“ des Universums in Entfernungen von etwa 10 Milliarden Lichtjahren von uns führten. Es muss gesagt werden, dass diese „Karte“ als Quelle äußerst wertvoller Informationen über das moderne Universum dient, da sie es uns ermöglicht, auf quantitativer Ebene genau zu bestimmen, wie die Materie im Universum verteilt ist.

An Reis. 2 Abgebildet ist ein Fragment dieser Karte, das einen relativ kleinen Teil des Universums abdeckt. Es ist zu erkennen, dass es im Universum recht große Strukturen gibt, die Galaxien jedoch im Allgemeinen gleichmäßig darin „verstreut“ sind.

Universum expandieren: Galaxien entfernen sich voneinander. Der Weltraum erstreckt sich in alle Richtungen, und je weiter diese oder jene Galaxie von uns entfernt ist, desto schneller entfernt sie sich von uns. Heute ist die Expansionsrate gering: Alle Entfernungen werden sich in etwa 15 Milliarden Jahren verdoppeln, aber früher war die Expansionsrate viel größer. Die Dichte der Materie im Universum nimmt mit der Zeit ab und in Zukunft wird das Universum immer dünner. Im Gegenteil, das Universum war früher viel dichter als heute. Die Ausdehnung des Universums lässt sich direkt an der „Rötung“ des von entfernten Galaxien oder hellen Sternen emittierten Lichts erkennen: Aufgrund der allgemeinen Ausdehnung des Weltraums nimmt die Wellenlänge des Lichts zu, wenn es auf uns zufliegt. Dieses Phänomen wurde 1927 von E. Hubble entdeckt und diente als Beobachtungsbeweis für die drei Jahre zuvor von Alexander Friedman vorhergesagte Expansion des Universums.

Es ist bemerkenswert, dass moderne Beobachtungsdaten es ermöglichen, nicht nur die aktuelle Expansionsrate des Universums zu messen, sondern auch die Geschwindigkeit seiner Expansion in der Vergangenheit zu verfolgen. Wir werden über die Ergebnisse dieser Messungen und die weitreichenden Schlussfolgerungen sprechen, die sich daraus ergeben. An dieser Stelle sagen wir Folgendes: Die bloße Tatsache der Expansion des Universums weist zusammen mit der Gravitationstheorie – der allgemeinen Relativitätstheorie – darauf hin, dass das Universum in der Vergangenheit extrem dicht war und sich extrem schnell ausdehnte. Wenn wir die Entwicklung des Universums anhand der bekannten Gesetze der Physik bis in die Vergangenheit zurückverfolgen, kommen wir zu dem Schluss, dass diese Entwicklung mit dem Urknall begann; Zu diesem Zeitpunkt war die Materie im Universum so dicht und die Gravitationswechselwirkung so stark, dass die bekannten Gesetze der Physik nicht galten. Seitdem sind 14 Milliarden Jahre vergangen, das ist das Alter des modernen Universums.

Das Universum ist „warm“: Es enthält elektromagnetische Strahlung mit einer Temperatur von T = 2,725 Grad Kelvin (Reliktphotonen, die heute Radiowellen darstellen). Natürlich ist diese Temperatur heute niedrig (niedriger als die Temperatur von flüssigem Helium), aber das war in der Vergangenheit bei weitem nicht der Fall. Wenn sich das Universum ausdehnt, kühlt es ab, so dass in den frühen Stadien seiner Entwicklung sowohl die Temperatur als auch die Dichte der Materie viel höher waren als heute. In der Vergangenheit war das Universum heiß, dicht und expandierte schnell.

Das abgebildete Foto Reis. 3 führte zu mehreren wichtigen und unerwarteten Schlussfolgerungen. Erstens konnte damit mit einem guten Maß an Genauigkeit festgestellt werden, dass unser dreidimensionaler Raum euklidisch ist: Die Summe der Winkel eines Dreiecks darin beträgt 180 Grad, selbst für Dreiecke, deren Seitenlängen mit denen vergleichbar sind Größe des sichtbaren Teils des Universums, d. h. vergleichbar mit 14 Milliarden Lichtjahren. Im Allgemeinen lässt die allgemeine Relativitätstheorie zu, dass der Raum möglicherweise nicht euklidisch, sondern gekrümmt ist; Beobachtungsdaten deuten darauf hin, dass dies nicht der Fall ist (zumindest für unsere Region des Universums). Die Methode zur Messung der „Summe der Dreieckswinkel“ auf kosmologischen Distanzskalen ist wie folgt. Es ist möglich, die charakteristische räumliche Größe von Regionen, in denen die Temperatur vom Durchschnitt abweicht, zuverlässig zu berechnen: Zum Zeitpunkt des Plasma-Gas-Übergangs wird diese Größe durch das Alter des Universums bestimmt, d. h. sie ist proportional zu 300.000 Licht Jahre. Die beobachtete Winkelgröße dieser Regionen hängt von der Geometrie des dreidimensionalen Raums ab, wodurch festgestellt werden kann, dass diese Geometrie euklidisch ist.

Im Fall der euklidischen Geometrie des dreidimensionalen Raums verbindet die allgemeine Relativitätstheorie eindeutig die Expansionsrate des Universums mit der Gesamtheit Dichte aller Energieformen und Genau wie in Newtons Gravitationstheorie wird die Geschwindigkeit der Erdumdrehung um die Sonne durch die Masse der Sonne bestimmt. Die gemessene Expansionsrate entspricht der gesamten Energiedichte im modernen Universum

In Bezug auf die Massendichte (da Energie I durch die Beziehung zur Masse in Beziehung steht E = mс 2 ) diese Zahl ist

Wenn die Energie im Universum vollständig durch die Ruheenergie der gewöhnlichen Materie bestimmt würde, gäbe es im Universum durchschnittlich 5 Protonen pro Kubikmeter. Wir werden jedoch sehen, dass es im Universum viel weniger gewöhnliche Materie gibt.

Zweitens vom Foto Reis. 3 es lässt sich feststellen, was es war Größe(Amplitude) Inhomogenitäten Temperatur und Dichte im frühen Universum – sie betrugen 10 –4 –10 –5 von den Durchschnittswerten. Aus diesen Dichteinhomogenitäten entstanden Galaxien und Galaxienhaufen: Regionen mit höherer Dichte zogen aufgrund der Gravitationskräfte umgebende Materie an, wurden noch dichter und bildeten schließlich Galaxien.

Da die anfänglichen Dichteinhomogenitäten bekannt sind, kann der Prozess der Galaxienentstehung berechnet und das Ergebnis mit der beobachteten Verteilung der Galaxien im Universum verglichen werden. Diese Berechnung stimmt nur dann mit Beobachtungen überein, wenn wir davon ausgehen, dass es neben gewöhnlicher Materie noch eine andere Art von Materie im Universum gibt – Dunkle Materie, dessen Beitrag zur Gesamtenergiedichte heute etwa 25 % beträgt.

Eine weitere Stufe in der Entwicklung des Universums entspricht noch früheren Zeiten, von 1 bis 200 Sekunden (!) ab dem Moment des Urknalls, als die Temperatur des Universums Milliarden von Grad erreichte. Zu dieser Zeit fanden im Universum thermonukleare Reaktionen statt, ähnlich den Reaktionen im Zentrum der Sonne oder in einer thermonuklearen Bombe. Als Ergebnis dieser Reaktionen verbanden sich einige Protonen mit Neutronen und bildeten leichte Kerne – die Kerne von Helium, Deuterium und Lithium-7. Die Zahl der gebildeten leichten Kerne kann berechnet werden, während der einzige unbekannte Parameter die Dichte der Protonenzahl im Universum ist (letztere nimmt natürlich aufgrund der Expansion des Universums ab, aber ihre Werte zu unterschiedlichen Zeiten). hängen einfach miteinander zusammen).

Ein Vergleich dieser Berechnung mit der beobachteten Menge leichter Elemente im Universum ist in angegeben Reis. 4 : Linien stellen die Ergebnisse theoretischer Berechnungen in Abhängigkeit von einem einzelnen Parameter dar – der Dichte gewöhnlicher Materie (Baryonen), und Rechtecke – Beobachtungsdaten. Bemerkenswert ist, dass für alle drei leichten Kerne (Helium-4, Deuterium und Lithium-7) Übereinstimmung besteht; Es besteht auch Übereinstimmung mit den Daten zur kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung (dargestellt durch einen vertikalen Streifen in Abb. 4, bezeichnet als CMB – Cosmic Microwave Background). Diese Übereinstimmung weist darauf hin, dass die allgemeine Relativitätstheorie und die bekannten Gesetze der Kernphysik das Universum im Alter von 1–200 Sekunden korrekt beschreiben, als die Materie darin eine Temperatur von einer Milliarde Grad oder mehr hatte. Für uns ist es wichtig, dass alle diese Daten zu dem Schluss führen, dass die Massendichte der gewöhnlichen Materie im modernen Universum gleich ist

das heißt, gewöhnliche Materie trägt nur 5 % zur gesamten Energiedichte im Universum bei.

4. Energiebilanz im modernen Universum

Der Anteil gewöhnlicher Materie (Protonen, Atomkerne, Elektronen) an der Gesamtenergie im modernen Universum beträgt also nur 5 %. Neben gewöhnlicher Materie enthält das Universum auch Reliktneutrinos – etwa 300 Neutrinos aller Art pro Kubikzentimeter. Ihr Beitrag zur Gesamtenergie (Masse) im Universum ist gering, da die Massen der Neutrinos klein sind und sicherlich nicht mehr als 3 % betragen. Die restlichen 90–95 % der Gesamtenergie im Universum sind „das Unbekannte“. Darüber hinaus besteht dieses „Unbekannte Was“ aus zwei Fraktionen – dunkler Materie und dunkler Energie und, wie in dargestellt Reis. 5 .

Gleichzeitig ist die Materie in Sternen immer noch zehnmal geringer; Gewöhnliche Materie kommt hauptsächlich in Gaswolken vor.

5. Dunkle Materie

Dunkle Materie ähnelt gewöhnlicher Materie in dem Sinne, dass sie sich zu Klumpen zusammenschließen kann (z. B. in der Größe einer Galaxie oder eines Galaxienhaufens) und auf die gleiche Weise wie gewöhnliche Materie an Gravitationswechselwirkungen beteiligt ist. Höchstwahrscheinlich handelt es sich um neue Teilchen, die unter terrestrischen Bedingungen noch nicht entdeckt wurden.

Neben kosmologischen Daten belegen Messungen des Gravitationsfeldes in Galaxienhaufen und in Galaxien die Existenz dunkler Materie. Es gibt mehrere Möglichkeiten, das Gravitationsfeld in Galaxienhaufen zu messen, eine davon ist der Gravitationslinseneffekt, der in dargestellt ist Reis. 6 .

Das Gravitationsfeld des Clusters beugt die Lichtstrahlen der hinter dem Cluster liegenden Galaxie, d. h. das Gravitationsfeld wirkt wie eine Linse. In diesem Fall erscheinen manchmal mehrere Bilder dieser fernen Galaxie; auf der linken Hälfte der Abb. 6 Sie sind blau. Die Lichtbeugung hängt von der Massenverteilung im Cluster ab, unabhängig davon, welche Teilchen diese Masse erzeugen. Die so wiederhergestellte Massenverteilung ist in der rechten Hälfte der Abb. dargestellt. 6 in Blau; Es ist klar, dass es sich stark von der Verteilung des Leuchtstoffs unterscheidet. Die auf diese Weise gemessenen Massen von Galaxienhaufen stimmen mit der Tatsache überein, dass dunkle Materie etwa 25 % zur Gesamtenergiedichte im Universum beiträgt. Erinnern wir uns daran, dass sich dieselbe Zahl aus dem Vergleich der Theorie der Bildung von Strukturen (Galaxien, Clustern) mit Beobachtungen ergibt.

Auch in Galaxien gibt es Dunkle Materie. Dies ergibt sich wiederum aus Messungen des Gravitationsfeldes, nun in Galaxien und ihrer Umgebung. Je stärker das Gravitationsfeld, desto schneller rotieren die Sterne und Gaswolken um die Galaxie. Daher ermöglicht die Messung der Rotationsraten in Abhängigkeit von der Entfernung zum Zentrum der Galaxie, die Massenverteilung darin zu rekonstruieren. Dies ist in dargestellt Reis. 7 : Wenn wir uns vom Zentrum der Galaxie entfernen, nimmt die Rotationsgeschwindigkeit nicht ab, was darauf hindeutet, dass es in der Galaxie, auch weit entfernt von ihrem leuchtenden Teil, nicht leuchtende, dunkle Materie gibt. In unserer Galaxie in der Nähe der Sonne ist die Masse der Dunklen Materie ungefähr gleich der Masse der gewöhnlichen Materie.

Was sind Teilchen der Dunklen Materie? Es ist klar, dass diese Teilchen nicht in andere, leichtere Teilchen zerfallen sollten, sonst würden sie während der Existenz des Universums zerfallen. Diese Tatsache selbst weist darauf hin, dass dies in der Natur der Fall ist neu, noch nicht geöffnet Naturschutzrecht, was den Zerfall dieser Partikel verhindert. Die Analogie besteht hier zum Gesetz der Erhaltung der elektrischen Ladung: Ein Elektron ist das leichteste Teilchen mit einer elektrischen Ladung und zerfällt deshalb nicht in leichtere Teilchen (z. B. Neutrinos und Photonen). Darüber hinaus interagieren Teilchen der Dunklen Materie äußerst schwach mit unserer Materie, sonst wären sie bereits in irdischen Experimenten entdeckt worden. Dann beginnt der Bereich der Hypothesen. Die plausibelste (aber bei weitem nicht die einzige!) Hypothese scheint zu sein, dass Teilchen der Dunklen Materie 100–1000 Mal schwerer als ein Proton sind und dass ihre Wechselwirkung mit gewöhnlicher Materie in ihrer Intensität mit der Wechselwirkung von Neutrinos vergleichbar ist. Im Rahmen dieser Hypothese findet die moderne Dichte der Dunklen Materie eine einfache Erklärung: Teilchen der Dunklen Materie wurden im sehr frühen Universum bei ultrahohen Temperaturen (etwa 10-15 Grad) intensiv geboren und vernichtet, und einige von ihnen haben bis heute überlebt. Angesichts der spezifizierten Parameter dieser Teilchen stellt sich heraus, dass ihre aktuelle Anzahl im Universum genau das ist, was benötigt wird.

Können wir in naher Zukunft mit der Entdeckung von Teilchen der Dunklen Materie unter terrestrischen Bedingungen rechnen? Da wir heute die Natur dieser Teilchen nicht kennen, ist es unmöglich, diese Frage völlig eindeutig zu beantworten. Der Ausblick scheint jedoch sehr optimistisch.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, nach Teilchen der Dunklen Materie zu suchen. Einer davon steht im Zusammenhang mit Experimenten an künftigen Hochenergiebeschleunigern und -kollidern. Wenn Teilchen der Dunklen Materie tatsächlich 100–1000 Mal schwerer als ein Proton sind, dann entstehen sie bei Kollisionen gewöhnlicher Teilchen, die an Kollidern auf hohe Energien beschleunigt werden (die an bestehenden Kollidern erreichten Energien reichen dafür nicht aus). Die unmittelbaren Aussichten hängen hier mit dem Large Hadron Collider (LHC) zusammen, der am internationalen Zentrum CERN in der Nähe von Genf gebaut wird und kollidierende Protonenstrahlen mit einer Energie von 7x7 Teraelektronenvolt erzeugen wird. Es muss gesagt werden, dass nach den heute gängigen Hypothesen die Teilchen der Dunklen Materie nur ein Vertreter einer neuen Familie von Elementarteilchen sind, so dass man neben der Entdeckung der Teilchen der Dunklen Materie auch auf die Entdeckung einer ganzen Klasse neuer Teilchen hoffen kann Teilchen und neue Wechselwirkungen an Beschleunigern. Die Kosmologie legt nahe, dass die Welt der Elementarteilchen mit den heute bekannten „Bausteinen“ noch lange nicht erschöpft ist!

Eine andere Möglichkeit besteht darin, um uns herumfliegende Teilchen dunkler Materie zu erkennen. Ihre Zahl ist keineswegs gering: Bei einer Masse, die der 1000-fachen Masse eines Protons entspricht, dürften es hier und jetzt 1000 dieser Teilchen pro Kubikmeter sein. Das Problem besteht darin, dass sie mit gewöhnlichen Partikeln äußerst schwach interagieren; die Substanz ist für sie transparent. Allerdings kollidieren Teilchen der Dunklen Materie gelegentlich mit Atomkernen, und diese Kollisionen können hoffentlich nachgewiesen werden. Suchen Sie in dieser Richtung

Schließlich ist eine andere Möglichkeit mit der Aufzeichnung der Vernichtungsprodukte der Teilchen der Dunklen Materie untereinander verbunden. Diese Teilchen sollten sich im Zentrum der Erde und im Zentrum der Sonne ansammeln (die Materie ist für sie nahezu transparent und sie können auf die Erde oder die Sonne fallen). Dort vernichten sie sich gegenseitig und es entstehen dabei weitere Teilchen, darunter auch Neutrinos. Diese Neutrinos passieren frei die Dicke der Erde oder der Sonne und können von speziellen Anlagen – Neutrinoteleskopen – aufgezeichnet werden. Eines dieser Neutrinoteleskope befindet sich in den Tiefen des Baikalsees (NT-200, Reis. 8 ), ein anderer (AMANDA) - tief im Eis am Südpol.

Wie gezeigt in Reis. 9 , ein Neutrino, das beispielsweise aus dem Zentrum der Sonne kommt, kann mit geringer Wahrscheinlichkeit in Wasser eine Wechselwirkung eingehen, die zur Bildung eines geladenen Teilchens (Myon) führt, dessen Licht aufgezeichnet wird. Da die Wechselwirkung von Neutrinos mit Materie sehr schwach ist, ist die Wahrscheinlichkeit eines solchen Ereignisses gering und ein Detektor mit sehr großem Volumen erforderlich. Jetzt hat am Südpol mit dem Bau eines Detektors mit einem Volumen von 1 Kubikkilometer begonnen.

Es gibt andere Ansätze zur Suche nach Teilchen der Dunklen Materie, beispielsweise die Suche nach den Produkten ihrer Vernichtung in der Zentralregion unserer Galaxie. Die Zeit wird zeigen, welcher dieser Wege zuerst zum Erfolg führt, aber in jedem Fall wird die Entdeckung dieser neuen Teilchen und die Erforschung ihrer Eigenschaften die wichtigste wissenschaftliche Errungenschaft sein. Diese Teilchen werden uns 10 -9 Sekunden (eine Milliardstel Sekunde!) nach dem Urknall etwas über die Eigenschaften des Universums erzählen, als die Temperatur des Universums 10 -15 Grad betrug und die Teilchen der Dunklen Materie intensiv mit dem kosmischen Plasma interagierten.

6. Dunkle Energie

Dunkle Energie ist eine viel seltsamere Substanz als dunkle Materie. Zunächst einmal sammelt es sich nicht in Klumpen, sondern ist gleichmäßig im gesamten Universum „verteilt“. Davon gibt es in Galaxien und Galaxienhaufen ebenso viel wie außerhalb. Das Ungewöhnlichste ist, dass ich gewissermaßen keine dunkle Energie erlebe Anti Schwerkraft. Wir haben bereits gesagt, dass moderne astronomische Methoden nicht nur die aktuelle Expansionsrate des Universums messen, sondern auch bestimmen können, wie es sich im Laufe der Zeit verändert hat. Astronomische Beobachtungen deuten also darauf hin, dass sich das Universum heute (und in der jüngeren Vergangenheit) immer schneller ausdehnt: Die Expansionsrate nimmt mit der Zeit zu. In diesem Sinne können wir von Antigravitation sprechen: Gewöhnliche Gravitationsanziehung würde den Rückzug von Galaxien verlangsamen, aber in unserem Universum stellt sich heraus, dass das Gegenteil der Fall ist.

Dieses Bild widerspricht im Allgemeinen nicht der allgemeinen Relativitätstheorie, aber dafür muss dunkle Energie eine besondere Eigenschaft haben – Unterdruck. Dies unterscheidet es deutlich von gewöhnlichen Materieformen. Es wäre keine Übertreibung, das zu sagen Die Natur der Dunklen Energie ist das Hauptgeheimnis der Grundlagenphysik des 21. Jahrhunderts.

Einer der Kandidaten für die Rolle der Dunklen Energie ist das Vakuum. Die Energiedichte des Vakuums ändert sich nicht, wenn sich das Universum ausdehnt, und das bedeutet einen negativen Vakuumdruck. Ein weiterer Kandidat ist ein neues superschwaches Feld, das das gesamte Universum durchdringt; dafür wird der Begriff „Quintessenz“ verwendet. Es gibt noch andere Kandidaten, aber auf jeden Fall ist das dunkle Energieselbst etwas völlig Ungewöhnliches.

Eine andere Möglichkeit, die beschleunigte Expansion des Universums zu erklären, besteht darin, anzunehmen, dass sich die Gesetze der Schwerkraft selbst über kosmologische Entfernungen und kosmologische Zeiten ändern. Diese Hypothese ist alles andere als harmlos: Versuche, die allgemeine Relativitätstheorie in dieser Richtung zu verallgemeinern, stoßen auf ernsthafte Schwierigkeiten.

Wenn eine solche Verallgemeinerung überhaupt möglich ist, wird sie offenbar mit der Idee der Existenz zusätzlicher Raumdimensionen zusätzlich zu den drei Dimensionen, die wir in der Alltagserfahrung wahrnehmen, verbunden sein.

Leider gibt es derzeit keine sichtbaren Möglichkeiten, dunkle Energie unter terrestrischen Bedingungen direkt experimentell zu untersuchen. Dies bedeutet natürlich nicht, dass in Zukunft keine neuen brillanten Ideen in dieser Richtung auftauchen können, aber heute sind damit Hoffnungen verbunden, die Natur der dunklen Energie und (oder allgemeiner gesagt die Gründe für die beschleunigte Expansion des Universums) zu klären ausschließlich mit astronomischen Beobachtungen und der Gewinnung neuer, genauerer kosmologischer Daten. Wir müssen im Detail erfahren, wie sich das Universum in einem relativ späten Stadium seiner Entwicklung ausdehnte, und dies wird uns hoffentlich ermöglichen, zwischen verschiedenen Hypothesen zu wählen.

Es handelt sich um Beobachtungen von Supernovae vom Typ 1a.

Die Energie- und Volumenänderung wird durch den Druck Δ bestimmt E = -PΔ V. Wenn sich das Universum ausdehnt, nimmt die Energie des Vakuums mit dem Volumen zu (die Energiedichte ist konstant), was nur möglich ist, wenn der Vakuumdruck negativ ist. Beachten Sie, dass sich die entgegengesetzten Vorzeichen von Druck, Energie und Vakuum direkt aus der Lorentz-Invarianz ergeben.

7. Fazit

Wie so oft in der Wissenschaft haben spektakuläre Fortschritte in der Teilchenphysik und Kosmologie unerwartete und grundlegende Fragen aufgeworfen. Heute wissen wir nicht, was den Großteil der Materie im Universum ausmacht. Wir können nur vermuten, welche Phänomene in extrem kurzen Entfernungen auftreten und welche Prozesse im Universum in den frühesten Stadien seiner Entwicklung abliefen. Es ist großartig, dass viele dieser Fragen in absehbarer Zeit beantwortet werden – innerhalb von 10 bis 15 Jahren, vielleicht sogar früher. Unsere Zeit ist eine Zeit eines radikalen Wandels in der Sicht auf die Natur, und die wichtigsten Entdeckungen stehen noch bevor.

DISKUSSION

18.04.2005 09:32 | Rykow

Der Vortrag von Valery Anatolyevich Rubakov hat mir sehr gut gefallen. Dies ist das erste Mal, dass ich einen Vortrag höre, der nicht auf Theorie, sondern auf beobachteten Daten basiert. Es ist bekannt, dass es mehrere Theorien geben kann, die Phänomene erklären und sich sogar widersprechen. Darüber hinaus passen die präsentierten Daten in die Hypothesen über die Natur der Schwerkraft und Antigravitation in Form der Ladungs- und Magnetmassenstruktur des „Vakuums“. Die überschüssige Ladung des „Vakuums“ ist eine Quelle der Coulomb-Anziehung zwischen Materiekörpern und gleichzeitig eine Quelle abstoßender Kräfte der gleichnamigen elektrischen Ladung. Diese Abstoßung wird in Form der Expansion des Universums beobachtet – am Anfang war sie aufgrund der hohen Ladungsdichte schnell, jetzt ist sie aufgrund der Anwesenheit von etwa 2000 Coulomb/m^3 langsam. In Hypothese e existiert „dunkle“ Materie in Form eines magnetischen Massenkontinuums als Quelle realer Teilchenmassen und magnetischer Induktionsflüsse.

18.04.2005 15:12 | Gretschischkin

18.04.2005 16:40 | Markab

Der Vortrag hat mich überrascht. Es gibt einfach ein großes Problem mit dem Beobachtungsmaterial. Sie holten dunkle Materie aus der Luft, um den Mangel an beobachteter Masse in Galaxien zu erklären, und führten dann dunkle Energie ein, um die beobachtete Expansion des Universums zu erklären. Die Eigenschaften der Dunklen Materie wurden sehr logisch erklärt: Sie geht keine starken Wechselwirkungen ein (das heißt, sie kann sich nicht zu schwereren Elementen verbinden), sie ist elektrisch neutral, sie wechselwirkt nur sehr schwach mit gewöhnlicher Materie (wie Neutrinos ist sie daher schwer zu erkennen). ) und hat eine sehr große Ruhemasse. Der Redner brauchte wahrscheinlich eine große Ruhemasse, um zu erklären, warum dieses Teilchen bisher nicht entdeckt wurde. Es gibt einfach noch keine solchen Beschleuniger. Und wenn es sie gäbe, hätten sie es sicherlich gefunden. Sie brauchen versteckte Masse – holen Sie sie sich. Die Situation ist wie bei Äther früher. Beobachtungsmaterial weist tatsächlich darauf hin, dass der galaktische Halo Materie enthält, die von Teleskopen nicht entdeckt wird. Die Frage „Was könnte es sein?“ bleibt vorerst offen, aber warum erklärt man das Problem der verborgenen Masse durch eine Familie neuer Teilchen? In Bezug auf dunkle Energie und. Die Expansion des Universums ist eine beobachtete Tatsache, die noch nicht erklärt wurde, aber auch nicht neu ist. Um die Expansion des Universums zu erklären, benötigt der Autor dunkle Energie. Mathematisch führte Einstein die Abstoßung der Materie in Form des Lambda-Terms ein, aber jetzt erklären wir den Lambda-Term physikalisch durch Dunkle Materie. Ein Unverständliches führt zum anderen. In Newtons Philosophie musste Gott die Stabilität der Planetenbahnen erklären, da die Planeten sonst aufgrund der Schwerkraft in die Sonne fallen müssten. Hier wird dunkle Energie Gott genannt. Die Energiebilanz im modernen Universum scheint nicht weniger interessant. Weniger als 10 % entfallen also auf die gesamte Materie, 25 % der Energie entfallen auf die vom Sprecher erfundenen Teilchen, und alles andere ist dunkle Energie. Sie haben berechnet: Das Universum ist euklidisch -> die Expansionsrate ist bekannt -> wir wenden die allgemeine Relativitätstheorie an = wir erhalten die Gesamtenergie des Universums. Aus dem, was wir erhielten, haben wir Energie entnommen ...

18.04.2005 16:43 | Markab

FORTSETZUNG Aus dem gewonnenen Ergebnis wurde der beobachteten Substanz die Energie entzogen und die verbleibende Energie zwischen der Abstoßungskraft (dunkle Energie) und der fehlenden Masse (dunkle Materie) aufgeteilt. Beginnen wir mit der euklidischen Natur des Universums. Die euklidische Natur des Universums muss auf mehrere unabhängige Arten nachgewiesen werden. Die vorgeschlagene Methode ist insofern nicht überzeugend, als der Zeitpunkt des Plasma-Gas-Übergangs des Universums bestenfalls mit einem Faktor 2 in die eine oder andere Richtung geschätzt werden kann. Wird es daher ein Euklidisches Universum geben, wenn man die Zellgröße mit 150.000 oder 600.000 Lichtjahren annimmt? Höchstwahrscheinlich nein. Das bedeutet, dass die allgemeine Relativitätstheorie nicht zur Schätzung der Gesamtenergie im Universum herangezogen werden kann.

19.04.2005 19:58 | Rykow

In jedem Ergebnis von Marks Gegenargumenten beobachten wir eine erstaunliche Übereinstimmung zwischen „dunkler“ Materie und dem Kontinuum der magnetischen Masse, zwischen „dunkler“ Energie und der Ladungsstruktur des „physikalischen Vakuums“. Daher betrachte ich ein neues Wort in der Kosmologie als eine fast direkte Bestätigung der Ausbreitung von Licht und Schwerkraft im Raum. Das ist ein sehr guter Zufall.

19.04.2005 23:10 | Alex1998

Es ist in Ordnung, die Leute über „erstaunliche Zufälle“ aufzuklären. Hast du schon vergessen, wie man dir bei ru.science die Nase gestochen hat? Nicht nur mit der „dunklen“ Materie wird es keine Zufälle geben, sondern auch mit dem Schulphysikunterricht. Obwohl Ihr Schuss in seiner Unzeremoniellheit natürlich selten ist ... Und Sie haben es bereits geschafft, Maldacena zu schelten und Ginsburg auf die Schulter zu klopfen ...

10.06.2005 15:15 | Rykow

Ist das Lukjanow? Lesen Sie dies: „Geschwindigkeit der Schwerkraft“ http://www.inauka.ru/blogs/artic le54362/print.html Für Ihre Selbstbildung. Generell ist die Situation in der Physik sehr seltsam. Diesbezüglich: 1. Die Ausbreitung von Licht (EMW) ist in einem Vakuum ohne elektrische Ladungen unmöglich. Die Physik sagt das Gegenteil und widerspricht der Materialität des Universums. Dies ist vielleicht der Hauptfehler der physikalischen Theorie. 2. Das Postulat der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit für das Universum führt zu folgender Verzerrung der Materialität unserer Welt: der Notwendigkeit, eine Zeitdilatation einzuführen, um die beobachteten Phänomene zu erklären. Ohne diese Einführung von Veränderungen im Laufe der Zeit ist jede Interpretation experimenteller Daten unmöglich. 3. Die Krümmung des Raumes als Modell der Schwerkraft und Trägheit führt auch zur Leugnung der materiellen Grundlage der Schwerkraft. In diesem Fall wird der universelle Wert der Zahl Pi in der Physik verletzt, der nur im ungekrümmten Raum realisiert wird. Dies sind wahrscheinlich die größten Missverständnisse in der Physik. Alles andere kann als Kosten für wachsendes Verständnis für die Struktur der Welt angesehen werden. Die ganze Komplexität der Situation des Idealismus in der Physik beruht auf der Tatsache, dass die Ergebnisse von Beobachtungen und Experimenten physikalische Theorien „bestätigen“. Das Problem liegt in der Interpretation von Beobachtungen und Experimenten, die im Falle des Irrtums und der Wahrheit der Theorie unterschiedlich sein müssen. Die Aufsätze stellen einen Versuch einer korrekten Interpretation in der Physik dar und stellen Interpretationen nichtmaterialistischer Positionen gegenüber. Daher muss die zweite (ausreichende) Bedingung jeder physikalischen Theorie ihre materialistische Gültigkeit sein. Alle Hinweise auf die Möglichkeit der Übertragung physikalischer Interaktionen oder der Übertragung sogenannter physikalischer Felder in der Leere entbehren beispielsweise jeder materiellen Grundlage. Die entsprechenden Abschnitte der theoretischen Physik müssen unter Berücksichtigung der Materialität der Welt korrigiert werden.

19.04.2005 19:58 | Rykow

20.04.2005 12:07 | Markab

Zusätzlich zu dem, was bereits gesagt wurde, enthält der Bericht in den Diskussionen des Autors über dunkle Materie einen weiteren „dunklen Ort“. 1) Aus den Beobachtungsergebnissen, siehe Abb. 7 des Berichts folgt daraus, dass die gemessene Rotationsgeschwindigkeit von Sternen mit Abstand vom galaktischen Kern höher ausfällt als die berechnete. In Abb. In Abb. 7 werden sie als „Beobachtungen“ und „ohne dunkle Materie“ bezeichnet (Leider ist das Maximum der „Beobachtungs“-Kurve nicht dargestellt; ihr logarithmisches Wachstum ist sichtbar). Der Autor erklärt die beobachtete „erhöhte“ Geschwindigkeit mit der Anwesenheit dunkler Materie in unserer Galaxie. In Abb. Abbildung 6 (rechts) zeigt ein Beispiel für die Rekonstruktion des Gravitationsfeldes aus der Beobachtung des Mikrolinseneffekts in Abb. 6 übrig). Das resultierende Gravitationsfeld ist das Gesamtfeld, zu dem sowohl die beobachtete Materie als auch die Dunkle Materie beitragen. Aus Abb. 6 (rechts) folgt daraus, dass dunkle Materie in der gesamten Galaxie auf die gleiche Weise verteilt ist wie gewöhnliche Materie – sie ist zusammen mit sichtbarer Materie konzentriert: im galaktischen Kern, in Sternhaufen, Sternen und dunklen Wolken. 2) Aus Abb. 5 Daraus folgt, dass dunkle Materie etwa fünfmal größer ist als gewöhnliche Materie. Das heißt, sie leistet einen entscheidenden Beitrag zur Gravitationswechselwirkung. Diese Materie muss in der Sonne, auf der Erde, im Jupiter usw. vorhanden sein. 3) Im Sonnensystem nimmt die Geschwindigkeit der Planeten mit zunehmender Entfernung von der Sonne nicht zu, sondern ab. Darüber hinaus gibt es kein lokales Maximum der Geschwindigkeiten von Planeten mit Abstand zur Sonne. Warum ist es in der Galaxie anders? Widerspruch?? Was könnte das bedeuten? A) Dunkle Materie existiert in der Interpretation des Autors NICHT. Um die „erhöhte“ Rotationsgeschwindigkeit der Sterne in der Galaxie zu erklären, muss man nach gewöhnlicher Materie suchen, die in Molekülwolken, Schwarzen Löchern, gekühlten Neutronensternen und Weißen Zwergen verborgen sein kann. B) Dunkle Materie existiert in der Interpretation des Autors. Wir merken es nicht, weil wir es gewohnt sind. Übrigens eine gute Möglichkeit zum Abnehmen, besser als jedes Herbalife: die dunkle Materie herausdrücken und 5-mal leichter werden!

21.04.2005 13:42 | Markab

Fassen wir die Diskussion über Dunkle Materie zusammen. Die vom Redner vorgeschlagene Interpretation der Dunklen Materie führt unweigerlich zu einer Revision der gesamten Sternentwicklung. Nach Angaben des Autors ist Dunkle Materie also: ein Teilchen mit einer Masse von 100-1000 Ruhemassen eines Protons, das keine elektrische Ladung hat, an der Gravitationswechselwirkung teilnimmt und nicht an einer starken Wechselwirkung teilnimmt. Es reagiert schwach mit gewöhnlicher Materie, ähnlich wie ein Neutrino. Es gehorcht einer Art Erhaltungssatz, der den Zerfall eines solchen Teilchens verhindert. Die Masse der Dunklen Materie beträgt etwa das Fünffache der Masse der gewöhnlichen Materie. (Laut der Meldung). Dunkle Materie ist in denselben Zentren konzentriert wie gewöhnliche Materie – in den Kernen von Galaxien, Sternhaufen, Sternen, Nebeln usw. (Laut der Meldung). ASTROPHYSISCHE FOLGEN (Einführung der Dunklen Materie) 1) Auf Sternen sind die Bedingungen des Strahlungsgleichgewichts mit der Schwerkraft erfüllt. Durch Kernreaktionen der Sternmaterie wird Strahlung freigesetzt. Dunkle Materie in einem Stern komprimiert ihn durch die Schwerkraft, nimmt jedoch nicht an Kernreaktionen teil. Daher führt die hypothetische Einführung dunkler Materie in einen Stern, sofern seine Masse erhalten bleibt, dazu, dass die Menge an Materie, die an Kernreaktionen teilnehmen kann, um ein Vielfaches abnimmt. Das bedeutet, dass die Lebensdauer eines Sterns um ein Vielfaches(!) verkürzt wird. Das stimmt nicht, zumindest nicht im Beispiel unserer Sonne, die glücklicherweise etwa 5 Milliarden Jahre lang existiert und genauso lange existieren wird. 2) Im Laufe der Evolution nimmt der Anteil der Dunklen Materie auf dem Stern zu, da Teilchen mit einer Masse (100-1000 Mr) den Stern weder durch den Sternwind noch durch den Auswurf der Hülle verlassen. Darüber hinaus wird sich die Dunkle Materie aufgrund ihrer Masse im Kern des Sterns konzentrieren. Das bedeutet, dass am Ende der Sternentwicklung, wenn sich der Stern in einen Weißen Zwerg oder Neutronenstern verwandelt, der überwiegende Teil seiner Masse aus dunkler Materie bestehen muss! (Außerdem ist nicht bekannt, welchen Statistiken es (TM) gehorcht und welche Eigenschaften es hat.) Und dies sollte wiederum die Grenze ändern ...

21.04.2005 13:44 | Markab

Und dies wiederum sollte die Chandrasekhar-Grenze für Weiße Zwerge und die Openheimer-Volkoff-Grenze für Neutronensterne ändern. Experimentell wurde jedoch keine Massenverschiebung der Chandrasekhar-Grenze für weiße Zwerg-Neutronensterne beobachtet. Beide Argumente überzeugen uns einmal mehr davon, dass es in der Interpretation von Herrn Rubakov einfach keine dunkle Materie gibt.

21.04.2005 22:18 | Algen

27.04.2005 10:10 | Markab

Der Prozess der Materiekondensation hängt nicht von der absoluten Geschwindigkeit der Materie (der Rotationsgeschwindigkeit um den galaktischen Kern) ab, sondern von der relativen, d. h. die Geschwindigkeit, mit der sich Teilchen der Dunklen Materie relativ zur gewöhnlichen Materie bewegen. Was den Absolutwert der Geschwindigkeit von 100–200 km/s betrifft, so ist dieser Wert nicht groß. Beispielsweise beträgt die Geschwindigkeit der Materie, die sich in der Nähe der Sonne um den Kern bewegt, etwa 250 km/s, was den Prozess der Sternentstehung in keiner Weise beeinträchtigt.

20.04.2005 00:33 | Stimme

Sehr geehrter Herr Rubakov! Ich habe Ihren Vortrag mit Interesse gelesen, wofür ich sehr dankbar bin. Ich werde nicht auf Details eingehen, da ich ein Amateur bin. Herr Rubakow. Ich stelle mir eine Frage, auf die ich keine eindeutige Antwort bekomme. Der Punkt ist dieser. Nehmen wir an, es gibt eine bestimmte Masse, um die sich andere Massen in einer Entfernung von Millionen Lichtjahren drehen. Nehmen wir einen hypothetischen Fall an: Eine Masse, um die sich andere Massen drehen, wurde im Laufe von tausend Jahren von einem Schwarzen Loch verschluckt. Nehmen wir grob an, dass der Grund für die Anziehung rotierender Körper verschwunden ist/es ist klar, dass dies überhaupt nicht der Fall ist. Das ist nicht der Punkt./ Aber Körper, die sich mit Beschleunigung bewegen, werden sich über Tausende von Jahren hinweg mit der gleichen Beschleunigung bewegen. Bis die Störung des Gravitationsfeldes zu ihnen kommt. Es stellt sich heraus, dass die Massen in diesen Jahrtausenden mit dem Feld interagierten? Und es war das Feld, das sie beschleunigte? Wenn dem aber so ist, dann folgt nach der Theorie der Nahwechselwirkung zwangsläufig, dass beschleunigende Körper zunächst mit dem Gravitationsfeld interagieren und von diesem „abgestoßen“ werden. Daher hat das Feld Impuls und damit Masse. Das ist automatisch gleich der Masse des durch das Feld beschleunigten Körpers. Aber wenn ja, dann bedeutet das, dass es im Universum zusätzlich zur Masse der beobachteten Materie genau dieselbe verborgene Masse des Gravitationsfeldes gibt. Darüber hinaus wirken die auf dieses Feld wirkenden Kräfte nicht punktförmig, sondern breiten sich bis ins Unendliche aus. Man spürt intuitiv, dass diese Masse der Grund für die Ausdehnung des Raums des Universums sein kann, da sie sich offensichtlich gegenseitig abstößt. Ich werde nicht fantasieren. Ich würde einfach gerne Ihre Meinung zu diesen Argumenten erfahren, auch wenn sie unparteiisch sind. Ich bin ein Amateur, daher wird vernichtende Kritik an meinem Ruf meinem Ruf nicht schaden. In Abwesenheit davon. Mit freundlichen Grüßen. Stimme

20.04.2005 09:03 | Rykow

Liebe Stimme! Ich bin auch ein Amateur und akzeptiere meine Antwort an Sie nicht als Ersatz für den angesehenen Valery Anatolyevich. Es scheint mir, dass er, wenn er antwortet, auf alle Bemerkungen auf einmal reagieren wird. Meine Antwort finden Sie auf den Seiten: AUSBREITUNG VON LICHT UND SCHWERKRAFT IM RAUM http://www.inauka.ru/blogs/artic le41392.html Und Der Schlüssel zum Verständnis des Universums NEU! 27.12.2004 http://www.worldspace.narod.ru/ru/index.html

21.04.2005 09:03 | Rykow

21.04.2005 11:52 | Stimme

21.04.2005 22:16 | Algen

Beginnen wir mit der Tatsache, dass, wenn die Zentralmasse von einem Schwarzen Loch verschluckt wird, dem Gravitationsfeld in der Ferne nichts passiert. Es ist, was es war und so bleiben wird. Ihre Argumentation ist jedoch richtig. Wirklich weit entfernte Objekte interagieren mit dem Gravitationsfeld und bis Signale über Veränderungen im Zentrum der Ereignisse sie erreichen, bewegen sie sich wie zuvor. Andernfalls läge eine Verletzung der Kausalität vor. Sie kommen zu dem richtigen Schluss, dass das Gravitationsfeld Energie und Impuls hat. Das ist wirklich ein physikalisches Feld. Die Schlussfolgerung, dass diese Energie (Masse) „automatisch“ etwas ist, ist jedoch unbegründet und falsch. Generell ist die Frage nach Energie und Gravitationsfeld recht verwirrend. Experten sind darüber unterschiedlicher Meinung. Das heißt, niemand bestreitet die Tatsache des Vorhandenseins von Energie, aber es ist nicht ganz klar, wie man genau angeben kann, wo diese Energie lokalisiert ist. Penrose hat darüber in ihrem Buch „The King’s New Mind“ recht gut geschrieben. Ich empfehle die Lektüre.Ich bin im Universum7.files/f_line.gif"> Lieber Algen! Fahren wir mit der Tatsache fort, dass ein Schwarzes Loch, das die Zentralmasse absorbiert hat, die Eigenschaften der neu entstandenen Zentralmasse verändern wird. Meiner Meinung nach wird sich das Gravitationsfeld im Laufe der Zeit also verändern. Über die Wechselwirkung entfernter Objekte mit dem Gravitationsfeld. Ich meinte nicht, dass seine Masse automatisch der gesamten Sternmaterie entspricht. Ich glaubte, dass die Masse der Sternmaterie automatisch in der Masse des Gravitationsfeldes enthalten ist. Stimmen Sie zu, das hat eine etwas andere Bedeutung. Zur Lokalisierung von Energie- und Gravitationsfeldern. Meiner Meinung nach ist es mehr als seltsam, darüber zu sprechen. Die von der Sternmaterie im Gravitationsfeld investierte Energie breitet sich bis ins Unendliche aus. Da es dennoch aus diskreten Körpern „stammt“, erfährt es höchstwahrscheinlich gegenseitige Abstoßung, was einer der Gründe für die Expansion des Universums ist. Natürlich sind das nur Hypothesen. Wenn wir jedoch davon ausgehen, dass dies der Fall ist, kann die Wechselwirkung dieser Massen/Energien durch die Lobatschewski-Geometrie beschrieben werden. Ich frage mich, wie das Gesetz der gegenseitigen universellen Abstoßung, ähnlich unserem Gesetz der universellen Gravitation, darin niedergeschrieben werden kann? Natürlich betrachte ich diese Aussage als Hypothese. Vielen Dank für die Informationen zu Penroses Buch. Ich werde schauen. Wenn Sie Informationen darüber haben, wo und wie Sie es finden können, wäre ich Ihnen sehr dankbar.

06.05.2005 22:16 | Alex1998

15.05.2005 10:50 | Michail

In der Natur existiert keine dunkle Materie, geschweige denn dunkle Energie – es ist vielmehr Dunkelheit in den Gehirnen, die mit beneidenswerter Beharrlichkeit versuchen, das Universum an die bestehenden absurden relativistischen Theorien zu „binden“. Natürlich gibt es in der Natur noch viele andere Strahlungsarten, die der Wissenschaft noch unbekannt sind, darunter die wichtigste Strahlung – das Graviton. Grviton-Materie füllt das gesamte Universum und macht einen erheblichen Teil seiner Masse aus, aber diese Materie selbst besitzt keine Schwerkraft (sondern erzeugt sie!). Im Universum gibt es keine Antigravitation – die Natur braucht sie nicht. Das Konzept der Antigravitation ist eine Frucht der Gedankenlosigkeit.

23.05.2005 06:30 | kpuser

Ich mache den Autor und die Leser darauf aufmerksam, dass die Natur der Dunklen Materie, die in dem Artikel als „das Hauptgeheimnis der Grundlagenphysik des 21. Jahrhunderts“ dargestellt wird, im Rahmen des neoklassischen Konzepts der Physik, das auf dem basiert, leicht enthüllt werden kann Beschreibung der freien Bewegung ungeladener Körper durch die verallgemeinerte Lorentz-Gleichung. Diese Gleichung stellt zwei klassische Kräfte dar: die Newtonsche Trägheitskraft des Körpers und die verallgemeinerte Lorentz-Kraft, die die elastische Wechselwirkung des Körpers mit seinem eigenen physikalischen Feld oder Kraftfeld berücksichtigt. Die Lösung der Gleichung zeigt die magnetische Natur der Schwerkraft und führt zu zwei Formen des Gesetzes der universellen Gravitation. Eine davon – die traditionelle Newtonsche – ist auf lokale kosmische Strukturen wie das Sonnensystem anwendbar, in denen die Schwerkraft auf der gegenseitigen Anziehung realer oder WIRKLICHER Materiemassen beruht. Eine andere zeigt, dass in großräumigen kosmischen Strukturen wie Galaxien und ihren Clustern Antigravitationsphänomene auftreten, die durch die gegenseitige Abstoßung IMAGINÄRer Massen verursacht werden, in denen die Masse der Kraftfelder oder der DUNKLEN MATERIE vorherrscht. Mehr dazu erfahren Sie auf unserer Website unter: http://www.livejournal.com/commu I am in the Universe7.files/elementy"> An Maxim Chicago Könnten Sie sozusagen „nachkommen“: Ihr „Urteil“ mit geeigneten Argumenten begründen? Was genau an meiner Arbeit erscheint Ihnen „antiphysikalisch“? Oder bewerten Sie so die verallgemeinerte Lorentz-Gleichung, auf deren Grundlage ein fast vollständiges Gebäude der modernen Physik aufgebaut werden konnte? Bitte erkläre. K. Agafonov

08.06.2005 16:40 | Che

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Was Dunkle Materie und dunkle Energie Das Universum: Struktur des Weltraums mit Fotos, Volumen in Prozent, Einfluss auf Objekte, Forschung, Ausdehnung des Universums.

Etwa 80 % des Raumes werden durch Material repräsentiert, das der direkten Beobachtung verborgen bleibt. Es geht um Dunkle Materie– eine Substanz, die weder Energie noch Licht erzeugt. Wie erkannten die Forscher, dass es dominant war?

In den 1950er Jahren begannen Wissenschaftler, andere Galaxien aktiv zu untersuchen. Bei den Analysen stellten sie fest, dass das Universum mit mehr Material gefüllt ist, als mit dem „sichtbaren Auge“ erfasst werden kann. Jeden Tag tauchten Befürworter der Dunklen Materie auf. Obwohl es keine direkten Beweise für seine Existenz gab, wuchsen die Theorien und auch Problemumgehungen für die Beobachtung.

Die Materie, die wir sehen, wird baryonische Materie genannt. Es wird durch Protonen, Neutronen und Elektronen repräsentiert. Es wird angenommen, dass Dunkle Materie in der Lage ist, baryonische und nichtbaryonische Materie zu kombinieren. Damit das Universum in seiner gewohnten Integrität bleibt, muss dunkle Materie in einer Menge von 80 % vorhanden sein.

Die schwer fassbare Substanz kann unglaublich schwer zu finden sein, wenn sie baryonische Materie enthält. Zu den Kandidaten zählen Braune und Weiße Zwerge sowie Neutronensterne. Auch supermassereiche Schwarze Löcher können den Unterschied verstärken. Aber sie müssen einen größeren Einfluss beigetragen haben, als die Wissenschaftler sahen. Es gibt diejenigen, die denken, dass dunkle Materie aus etwas Ungewöhnlicherem und Seltenerem bestehen muss.

Hubble-Kompositbild eines geisterhaften Rings aus dunkler Materie im Galaxienhaufen Cl 0024+17

Der Großteil der wissenschaftlichen Welt glaubt, dass die unbekannte Substanz hauptsächlich durch nicht-baryonische Materie repräsentiert wird. Der beliebteste Kandidat sind WIMPS (schwach wechselwirkende massive Teilchen), deren Masse 10–100 Mal größer als die eines Protons ist. Aber ihre Wechselwirkung mit gewöhnlicher Materie ist zu schwach, was es schwieriger macht, sie zu finden.

Neutrinos, massive hypothetische Teilchen, die eine größere Masse als Neutrinos haben, sich aber durch ihre Langsamkeit auszeichnen, werden nun sehr sorgfältig untersucht. Sie wurden noch nicht gefunden. Auch ein kleineres neutrales Axiom und reine Photonen werden als mögliche Optionen in Betracht gezogen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass das Wissen über die Schwerkraft veraltet ist und aktualisiert werden muss.

Unsichtbare dunkle Materie und dunkle Energie

Aber wenn wir etwas nicht sehen, wie können wir dann beweisen, dass es existiert? Und warum haben wir entschieden, dass dunkle Materie und dunkle Energie etwas Reales sind?

Die Masse großer Objekte wird aus ihrer räumlichen Bewegung berechnet. In den 1950er Jahren gingen Forscher bei der Untersuchung von Spiralgalaxien davon aus, dass sich Material in der Nähe des Zentrums viel schneller bewegen würde als Material in weiter Entfernung. Es stellte sich jedoch heraus, dass sich die Sterne mit der gleichen Geschwindigkeit bewegten, was bedeutete, dass es viel mehr Masse gab als bisher angenommen. Das in elliptischen Typen untersuchte Gas zeigte die gleichen Ergebnisse. Die gleiche Schlussfolgerung lag nahe: Wenn wir uns nur von der sichtbaren Masse leiten ließen, wären Galaxienhaufen schon vor langer Zeit zusammengebrochen.

Albert Einstein konnte nachweisen, dass große universelle Objekte in der Lage sind, Lichtstrahlen zu biegen und zu verzerren. Dadurch konnten sie als natürliche Vergrößerungslinse verwendet werden. Durch die Untersuchung dieses Prozesses konnten Wissenschaftler eine Karte der Dunklen Materie erstellen.

Es stellt sich heraus, dass der größte Teil unserer Welt durch eine noch immer schwer fassbare Substanz repräsentiert wird. Weitere interessante Dinge über Dunkle Materie erfahren Sie, wenn Sie sich das Video ansehen.

Dunkle Materie

Der Physiker Dmitry Kazakov über die Gesamtenergiebilanz des Universums, die Theorie der verborgenen Masse und der Teilchen der Dunklen Materie:

Wenn wir über Materie sprechen, dann liegt die Dunkle Materie prozentual sicherlich vorne. Aber insgesamt nimmt es nur ein Viertel von allem ein. Das Universum ist reichlich vorhanden dunkle Energie.

Seit dem Urknall hat der Weltraum einen Expansionsprozess begonnen, der bis heute anhält. Die Forscher gingen davon aus, dass irgendwann die anfängliche Energie aufgebraucht sein würde und es zu einer Verlangsamung kommen würde. Aber entfernte Supernovae zeigen, dass der Weltraum nicht stehen bleibt, sondern an Geschwindigkeit gewinnt. All dies ist nur möglich, wenn die Energiemenge so groß ist, dass sie den Einfluss der Schwerkraft überwindet.

Dunkle Materie und dunkle Energie: ein Rätsel erklärt

Wir wissen, dass das Universum größtenteils aus dunkler Energie besteht. Dies ist eine mysteriöse Kraft, die dazu führt, dass der Weltraum die Expansionsrate des Universums beschleunigt. Eine weitere mysteriöse Komponente ist die Dunkle Materie, die nur durch die Schwerkraft Kontakt zu Objekten aufrechterhält.

Wissenschaftler können dunkle Materie nicht durch direkte Beobachtung erkennen, aber die Auswirkungen können untersucht werden. Sie schaffen es, Licht einzufangen, das durch die Schwerkraft unsichtbarer Objekte gebeugt wird (Gravitationslinseneffekt). Sie bemerken auch Momente, in denen sich der Stern viel schneller um die Galaxie dreht, als er sollte.

All dies wird durch das Vorhandensein einer großen Menge schwer fassbarer Substanz erklärt, die Masse und Geschwindigkeit beeinflusst. Tatsächlich ist diese Substanz von Geheimnissen umgeben. Es stellt sich heraus, dass Forscher eher nicht sagen können, was vor ihnen liegt, sondern was „es“ nicht ist.

Diese Collage zeigt Bilder von sechs verschiedenen Galaxienhaufen, aufgenommen vom Hubble-Weltraumteleskop der NASA. Die Cluster wurden bei Versuchen entdeckt, das Verhalten der Dunklen Materie in Galaxienhaufen während ihrer Kollision zu untersuchen

Dunkle Materie... dunkel. Es erzeugt kein Licht und ist im direkten Blickfeld nicht sichtbar. Daher schließen wir Sterne und Planeten aus.

Es fungiert nicht als Wolke aus gewöhnlicher Materie (solche Teilchen werden Baryonen genannt). Wenn Baryonen in der Dunklen Materie vorhanden wären, würden sie bei direkter Beobachtung auftauchen.

Wir schließen auch Schwarze Löcher aus, da sie als Gravitationslinsen wirken, die Licht aussenden. Wissenschaftler beobachten nicht genügend Linseneffekte, um die Menge an Dunkler Materie zu berechnen, die vorhanden sein muss.

Obwohl das Universum ein riesiger Ort ist, begann alles mit den kleinsten Strukturen. Es wird angenommen, dass dunkle Materie zu verdichten begann, um mit normaler Materie „Bausteine“ zu bilden, wodurch die ersten Galaxien und Cluster entstanden.

Um Dunkle Materie zu finden, nutzen Wissenschaftler verschiedene Methoden:

• Der Large Hadron Collider.
• Instrumente wie WNAP und das Planck-Weltraumobservatorium.
• Direktsichtexperimente: ArDM, CDMS, Zeplin, XENON, WARP und ArDM.
• Indirekte Detektion: Gammastrahlendetektoren (Fermi), Neutrinoteleskope (IceCube), Antimateriedetektoren (PAMELA), Röntgen- und Radiosensoren.

Methoden zur Suche nach Dunkler Materie

Physiker Anton Baushev über schwache Wechselwirkungen zwischen Teilchen, Radioaktivität und die Suche nach Vernichtungsspuren:

Tauchen Sie tiefer in das Geheimnis der Dunklen Materie und Dunklen Energie ein

Wissenschaftler konnten Dunkle Materie nie im wahrsten Sinne des Wortes sehen, da sie keinen Kontakt mit baryonischer Materie hat und daher für Licht und andere Arten elektromagnetischer Strahlung unzugänglich bleibt. Doch Forscher sind von seiner Präsenz überzeugt, da sie die Auswirkungen auf Galaxien und Galaxienhaufen überwachen.

Die Standardphysik besagt, dass Sterne, die sich an den Rändern einer Spiralgalaxie befinden, langsamer werden sollten. Es stellt sich jedoch heraus, dass Sterne auftauchen, deren Geschwindigkeit nicht dem Prinzip der Ortung im Verhältnis zum Zentrum gehorcht. Dies kann nur dadurch erklärt werden, dass die Sterne im Halo um die Galaxie den Einfluss unsichtbarer dunkler Materie spüren.

Das Vorhandensein dunkler Materie kann auch einige der in den Tiefen des Universums beobachteten Illusionen entschlüsseln. Zum Beispiel das Vorhandensein seltsamer Ringe und Lichtbögen in Galaxien. Das heißt, Licht von entfernten Galaxien durchdringt die Verzerrung und wird durch eine unsichtbare Schicht dunkler Materie verstärkt (Gravitationslinse).

Bisher haben wir einige Vorstellungen darüber, was dunkle Materie ist. Die Grundidee sind exotische Teilchen, die nicht mit gewöhnlicher Materie und Licht in Berührung kommen, aber Kraft im Sinne der Gravitation besitzen. Jetzt arbeiten mehrere Gruppen (einige nutzen den Large Hadron Collider) daran, Dunkle-Materie-Partikel zu erzeugen, die im Labor untersucht werden sollen.

Andere meinen, der Einfluss könne durch eine grundlegende Modifikation der Gravitationstheorie erklärt werden. Dann erhalten wir mehrere Formen der Schwerkraft, die sich erheblich vom üblichen Bild und den Gesetzen der Physik unterscheiden.

Das expandierende Universum und die Dunkle Energie

Noch verwirrender ist die Situation bei der Dunklen Energie und die Entdeckung selbst wurde in den 1990er Jahren unvorhersehbar. Physiker haben immer angenommen, dass die Schwerkraft den Prozess der universellen Expansion verlangsamt und eines Tages möglicherweise stoppen könnte. Zwei Teams übernahmen die Aufgabe, die Geschwindigkeit zu messen, und beide stellten zu ihrer Überraschung eine Beschleunigung fest. Es ist, als würde man einen Apfel in die Luft werfen und wissen, dass er herunterfallen wird, sich aber immer weiter von einem entfernt.

Es wurde deutlich, dass die Beschleunigung durch eine bestimmte Kraft beeinflusst wurde. Darüber hinaus scheint es, dass diese Kraft umso mehr „Macht“ gewinnt, je größer das Universum ist. Wissenschaftler beschlossen, es dunkle Energie zu nennen.

MOSKAU, 12. Dezember – RIA Nowosti. Die Menge der Dunklen Materie im Universum ist um etwa 2–5 % zurückgegangen, was die Diskrepanzen in den Werten einiger wichtiger kosmologischer Parameter während des Urknalls und heute erklären könnte, sagen russische Kosmologen in einem in der Zeitschrift Physical Review veröffentlichten Artikel D.

„Stellen wir uns vor, dass dunkle Materie wie gewöhnliche Materie aus mehreren Komponenten besteht. Und eine Komponente besteht aus instabilen Teilchen, deren Lebensdauer ziemlich lang ist: Im Zeitalter der Wasserstoffbildung, Hunderttausende Jahre nach dem Urknall, sind sie immer noch da.“ „Dann wird die Menge der Dunklen Materie in der Vergangenheit und heute unterschiedlich sein“, sagte Dmitry Gorbunov vom Moskauer Phystech, dessen Worte von der Presse der Universität zitiert werden Service.

Dunkle Materie ist eine hypothetische Substanz, die sich ausschließlich durch gravitative Wechselwirkung mit Galaxien manifestiert und deren Bewegung verzerrt. Teilchen der Dunklen Materie interagieren nicht mit elektromagnetischer Strahlung jeglicher Art und können daher bei direkten Beobachtungen nicht nachgewiesen werden. Dunkle Materie macht etwa 26 % der Masse des Universums aus, während „normale“ Materie nur etwa 4,8 % seiner Masse ausmacht – der Rest ist die ebenso mysteriöse dunkle Energie.

Hubble half Wissenschaftlern, die unerwartet schnelle Expansion des Universums aufzudeckenEs stellte sich heraus, dass sich das Universum nun noch schneller ausdehnt, als Berechnungen basierend auf Beobachtungen des „Echos“ des Urknalls zeigten. Dies weist auf die Existenz einer dritten mysteriösen „dunklen“ Substanz hin – dunkle Strahlung oder auf die Unvollständigkeit der Relativitätstheorie.

Beobachtungen der Verteilung der Dunklen Materie in den nächsten und entferntesten Ecken des Universums, die mit bodengestützten Teleskopen und der Planck-Sonde durchgeführt wurden, brachten kürzlich etwas Seltsames zu Tage: Es stellte sich heraus, dass die Expansionsrate des Universums und einige Eigenschaften davon das „Echo“ des Urknalls in der fernen Vergangenheit und heute spürbar anders. Beispielsweise fliegen Galaxien heute viel schneller voneinander weg, als aus den Ergebnissen der Analyse der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung hervorgeht.

Gorbunov und seine Kollegen fanden einen möglichen Grund dafür.

Vor einem Jahr formulierte einer der Autoren des Artikels, Akademiker Igor Tkachev vom Institut für Kernphysik der Russischen Akademie der Wissenschaften in Moskau, eine Theorie der sogenannten zerfallenden Dunklen Materie (DDM), in der im Gegensatz zum Allgemeinen Nach der anerkannten Theorie der „kalten dunklen Materie“ (CDM) sind Teile oder alle Teilchen davon instabil. Diese Teilchen sollten, wie von Tkachev und seinen Mitarbeitern vorgeschlagen, recht selten, aber in merklichen Mengen zerfallen, um zu Abweichungen zwischen dem jungen und dem modernen Universum zu führen.

In ihrer neuen Arbeit versuchten Tkachev, Gorbunov und ihr Kollege Anton Chudaykin zu berechnen, wie viel dunkle Materie zerfallen sein muss, und verwendeten dabei Daten, die von Planck und anderen Observatorien gesammelt wurden, die die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung und die ersten Galaxien des Universums untersuchten.

Wie ihre Berechnungen zeigten, könnte der Zerfall der Dunklen Materie tatsächlich erklären, warum die Ergebnisse der Beobachtungen dieser Substanz mit Planck nicht mit den Beobachtungen der uns am nächsten gelegenen Galaxienhaufen übereinstimmen.

Interessanterweise erfordert dies den Zerfall einer relativ kleinen Menge dunkler Materie – von 2,5 bis 5 % ihrer Gesamtmasse, deren Menge nahezu unabhängig davon ist, welche grundlegenden Eigenschaften das Universum haben sollte. Nun ist, wie Wissenschaftler erklären, die gesamte Materie zerfallen und der Rest der dunklen Materie, die von Natur aus stabil ist, verhält sich wie in der CDM-Theorie beschrieben. Andererseits ist es auch möglich, dass es weiter verfällt.

„Das bedeutet, dass es im heutigen Universum 5 % weniger Dunkle Materie gibt als zur Zeit der Bildung der ersten Wasserstoff- und Heliummoleküle nach der Geburt des Universums. Wir können jetzt nicht sagen, wie schnell dieser instabile Teil zerfiel.“ Es ist möglich, dass die Dunkle Materie weiter zerfällt, obwohl dies ein anderes, viel komplexeres Modell ist“, schließt Tkachev.