Däischter Matière. Sechs kosmologesch Problemer
D'Beweegunge vun Objeten op enger kosmescher Skala befollegen dem gudden alen Newton seng Theorie. Wéi och ëmmer, d'Entdeckung vum Fritz Zwicky an den 30er Joren a spéider vill Observatioune vu wäitem Galaxien, déi méi séier rotéieren wéi hir anscheinend Mass, hunn d'Astronomen a Physiker opgefuerdert d'Mass vun der donkeler Matière ze berechnen, déi net direkt an all verfügbaren Observatiounsbereich bestëmmt ka ginn. . un eis Tools. D'Rechnung huet sech als ganz héich gewisen - et gëtt elo geschat datt bal 27% vun der Mass vum Universum donkel Matière ass. Dëst ass méi wéi fënnef Mol méi wéi déi "gewéinlech" Matière déi eis Observatioune verfügbar ass.
Leider schéngen elementar Partikelen d'Existenz vu Partikelen net virauszegesinn, déi dës enigmatesch Mass ausmaachen. Bis elo konnte mir se net entdecken oder héich-Energiestrahlen a kollidéierend Beschleuniger generéieren. Déi lescht Hoffnung vun de Wëssenschaftler war d'Entdeckung vu "sterile" Neutrinoen, déi donkel Matière ausmaachen. Wéi och ëmmer, Versuche fir se z'entdecken hunn och net gelongen.
donkel Energie
Zënter datt an den 90er Joren entdeckt gouf datt d'Expansioun vum Universum net konstant ass, mee beschleunegt, war nach eng Zousaz zu de Berechnungen néideg, dës Kéier mat Energie am Universum. Et huet sech erausgestallt datt fir dës Beschleunegung ze erklären, zousätzlech Energie (dh Massen, well se no der spezieller Relativitéitstheorie d'selwecht sinn) - d.h. donkel Energie - soll ongeféier 68% vum Universum ausmaachen.
Dat géif heeschen, datt méi wéi zwee-Drëttel vum Universum aus... Gott weess wat! Well mir, wéi am Fall vun der donkeler Matière, hir Natur net erfaassen oder erfuerschen. E puer gleewen datt dëst d'Energie vum Vakuum ass, déiselwecht Energie bei där Partikel "aus näischt" erschéngen als Resultat vu Quanteneffekter. Anerer suggeréieren datt et d'"Quintessenz" ass, déi fënneft Kraaft vun der Natur.
Et gëtt och eng Hypothes datt de kosmologesche Prinzip guer net funktionnéiert, den Universum ass inhomogen, huet eng aner Dicht a verschiddene Beräicher, an dës Schwankungen kreéieren d'Illusioun vun der beschleuniger Expansioun. An dëser Versioun wier de Problem vun der donkeler Energie just eng Illusioun.
Den Einstein huet a seng Theorien agefouert - an duerno ewechgeholl - d'Konzept kosmologesche konstantemat donkel Energie assoziéiert. D'Konzept gouf vu Quantemechanik Theoretiker fortgesat, déi probéiert hunn d'Notioun vun der kosmologescher Konstant ze ersetzen quantum Vakuum Feld Energie. Wéi och ëmmer, dës Theorie huet den 10120 méi Energie wéi néideg ass fir den Universum auszebauen mat deem Taux dee mir wëssen ...
Inflatioun
Theorie Rauminflatioun et erkläert vill zefriddestellend, awer stellt e klenge (gutt, net fir jidderee klenge) Problem vir - et hindeit datt an der fréicher Period vu senger Existenz seng Expansiounsquote méi séier war wéi d'Liichtgeschwindegkeet. Dëst géif déi aktuell siichtbar Struktur vun Weltraumobjekter erklären, hir Temperatur, Energie, etc. De Punkt ass awer, datt bis elo keng Spuere vun dësem antike Event fonnt goufen.
Fuerscher vum Imperial College London, London, an den Universitéite vun Helsinki a Kopenhagen hunn am Joer 2014 a Physical Review Letters beschriwwen wéi d'Schwéierkraaft d'Stabilitéit zur Verfügung gestallt huet fir den Universum schwéier Inflatioun fréi a senger Entwécklung ze erliewen. D'Equipe analyséiert Interaktioun tëscht Higgs Partikelen a Schwéierkraaft. Wëssenschaftler hunn gewisen datt souguer eng kleng Interaktioun vun dësem Typ d'Universum stabiliséieren an et vu Katastroph retten.
Grafik vun der Rotatiounsgeschwindegkeet vun der Spiralgalaxis M33
"De Standardmodell vun der elementarer Partikelphysik, déi d'Wëssenschaftler benotzen fir d'Natur vun Elementarpartikelen an hir Interaktiounen z'erklären, huet nach net d'Fro geäntwert firwat den Universum net direkt nom Big Bang zesummegefall ass", sot de Professer. Artu Rajanti vum Physik Departement vum Imperial College. "An eiser Etude hu mir op den onbekannte Parameter vum Standardmodell fokusséiert, dat heescht d'Interaktioun tëscht Higgs-Partikelen a Schwéierkraaft. Dëse Parameter kann net a Partikelbeschleunigerexperimenter gemooss ginn, awer et huet e staarken Afloss op d'Instabilitéit vun den Higgs-Partikelen während der Inflatiounsphase. Och e klenge Wäert vun dësem Parameter ass genuch fir d'Iwwerliewensquote z'erklären.
E Web vun donkel Matière beliicht vun engem Quasar
E puer Geléiert gleewen datt d'Inflatioun, wann se ufänkt, schwéier ze stoppen ass. Si schléissen datt seng Konsequenz d'Schafung vun neien Universum war, kierperlech getrennt vun eisem. An dëse Prozess wäert bis haut weidergoen. De Multiversum spawéiert nach ëmmer nei Universum an engem Inflatiounsschlag.
Zréck op de konstante Liichtgeschwindegkeetsprinzip, e puer Inflatiounstheoretiker proposéiere datt d'Liichtgeschwindegkeet, jo, eng strikt Limit ass, awer net eng konstant. Am fréien Ära war et méi héich, wat d'Inflatioun erlaabt. Elo fällt et weider, awer sou lues datt mir et net méi mierken kënnen.
Kombinéiert Interaktiounen
Déi aktuell Gläichgewiicht vun normaler Matière, donkel Matière an donkel Energie
De Standardmodell, wärend déi dräi Aarte vu Kräfte vun der Natur vereenegt, vereenegt net déi schwaach a staark Interaktiounen zur Zefriddenheet vun alle Wëssenschaftler. D'Schwéierkraaft steet op der Säit a kann nach net am allgemenge Modell mat der Welt vun den Elementarpartikelen opgeholl ginn. All Versuch d'Schwéierkraaft mat der Quantemechanik Aklang ze bréngen, féiert esou vill Onendlechkeet an d'Berechnungen, datt d'Equatioune hire Wäert verléieren.
Quantentheorie vun der Schwéierkraaft erfuerdert eng Paus an der Verbindung tëscht der Gravitatiounsmass an der Inertialmass, bekannt aus dem Gläichgewiichtsprinzip (kuckt den Artikel: "Sechs Prinzipien vum Universum"). Violatioun vun dësem Prinzip ënnergruewt d'Gebai vun der moderner Physik. Sou eng Theorie, déi de Wee op eng Theorie vun Dreem iwwer alles mécht, kann och déi bis elo bekannt Physik zerstéieren.
Och wann d'Schwéierkraaft ze schwaach ass fir op de klenge Skalen vu Quanteinteraktiounen bemierkbar ze sinn, gëtt et eng Plaz wou se staark genuch gëtt fir en Ënnerscheed an der Mechanik vu Quantephenomener ze maachen. Dëst schwaarz Lächer. Wéi och ëmmer, d'Phänomener, déi bannen an op hirem Rand optrieden, sinn nach wéineg studéiert a studéiert.
Den Universum opstellen
De Standardmodell kann d'Gréisst vun de Kräfte a Massen net viraussoen, déi an der Welt vun de Partikelen entstinn. Mir léieren iwwer dës Quantitéiten andeems mir Daten un d'Theorie moossen an derbäisetzen. Wëssenschaftler entdecken dauernd datt e klengen Ënnerscheed an de gemoossene Wäerter genuch ass fir den Universum komplett anescht ze maachen.
Zum Beispill huet et déi klengst Mass déi néideg ass fir déi stabil Matière vun allem wat mir wëssen, z'ënnerstëtzen. D'Quantitéit vun der donkeler Matière an der Energie ass suergfälteg ausgeglach fir Galaxien ze bilden.
Ee vun de komeschste Probleemer mat der Ofstëmmung vun de Parameteren vum Universum ass de Virdeel vun der Matière iwwer Antimateriewat alles erlaabt stabil ze existéieren. Geméiss dem Standardmodell soll déiselwecht Quantitéit u Matière an Antimaterie produzéiert ginn. Natierlech, aus eiser Siicht, ass et gutt datt d'Matière e Virdeel huet, well gläiche Quantitéiten implizéieren d'Instabilitéit vum Universum, gerëselt duerch gewaltsam Ausbréch vun der Annihilatioun vu béiden Aarte vu Matière.
Visualiséierung vum Multiversum mat erweiderten a kontraktéierende Universum
Miessproblem
Decisioun Mesure Quantenobjekter heescht den Zesummebroch vun der Wellefunktioun, dh "Ännerung" vun hirem Zoustand vun zwee (Schrödinger seng Kaz an engem onbestëmmten Zoustand vun "lieweg oder dout") op eng eenzeg (mir wësse wat mat der Kaz geschitt ass).
Ee vun de méi fett Hypothesen am Zesummenhang mam Problem vun der Messung ass d'Konzept vu "vill Welten" - d'Méiglechkeeten, aus deenen mir beim Miessunge wielen. D'Welten trennen all Moment. Also, mir hunn eng Welt an där mir an eng Këscht mat enger Kaz kucken, an eng Welt an där mir net an eng Këscht mat enger Kaz kucken ... An der éischter - d'Welt an där d'Kaz lieft, oder déi eng an deem hien net wunnt, etc. d.
hien huet gegleeft datt eppes zudéifst falsch war mat der Quantemechanik, a seng Meenung war net ze liichtfäerteg ofgeholl.
Véier Haaptinteraktiounen
