`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонид Бараш

День, когда Вселенная замерзла

+59
голосов

Наверное, трудно вообразить себе замерзшую Вселенную. Однако согласно новой модели темной энергии, это случилось около 11,5 миллиардов лет тому назад, когда объем Вселенной был равен примерно четверти сегодняшнего.

Модель, опубликованная в одном из майских номеров журнала Physical Review D, была разработана научным ассистентом Суриш Дутта (Sourish Dutta) и профессором физики Робертом Шеррером (Robert Scherrer) из Университета Вандербилт и коллегами из Орегонского университета.

Космологический фазовый переход подобный замерзанию является одним из отличительных аспектов этой попытки учесть темную энергию, которая, как теперь предполагают космологи, составляет более 70% всей энергии и материи Вселенной и «расталкивает» ее со все возрастающей скоростью.

Другая особенность новой формулировки – она делает проверяемым предсказание, относящееся к скорости расширения Вселенной. Вдобавок, микровзрывы, создаваемые наибольшими в мире коллайдерами частиц, могут возбуждать поле темной энергии и эти возбуждения могут проявляться в виде экзотических, никогда ранее не регистрированных субатомных частиц.

«Одним из существенных недостатков многих существующих моделей для темной энергии – трудность экспериментальной проверки, - говорит проф. Шеррер. – Мы разработали модель, в которой темная материя может взаимодействовать с обычной и, таким образом, приводить к наблюдаемым результатам».

Модель связывает темную энергию с так называемой энергией вакуума. Последняя предполагает, что вакуум наполнен парами виртуальных частиц, которые рождаются и аннигилируют столь быстро, что не могут быть обнаружены.

Эта субатомная активность вакуума является логическим основанием для темной энергии, поскольку обе распределяются в пространстве однородно. Такое распределение не противоречит тому факту, что средняя плотность темной энергии остается постоянной в процессе расширения Вселенной (в отличие от обычной материи и энергии).

Теория принадлежит к таким, которые соотносят темную материю с совершенно новым полем, которое назвали квинтэссенциальным (quintessence). Оно похоже на другие основные поля, как гравитационное или электромагнитное, но обладает рядом уникальных свойств. Одно из них – порождаемая им сила постоянна во всей Вселенной. Другая важная особенность – оно действует подобно антигравитационному агенту, заставляя объекты отталкиваться друг от друга.

В своей простейшей форме сила квинтэссенциального поля остается постоянной и во времени. В этом случае она играет роль космологической постоянной, введенной Эйнштейном в уравнения общей теории относительности (ОТО), чтобы компенсировать силы гравитации, которые привели бы к сжатию Вселенной. Когда было обнаружено, что Вселенная расширяется, эта постоянная была удалена, так как расширяющаяся Вселенная являлась одним из решений уравнений ОТО. Затем в конце 90-х изучение сверхновых показало, что Вселенная не просто расширяется, но скорость разбегания со временем увеличивается.

Это буквально нокаутировало космологов, поскольку они думали, что сила гравитации является одной дальнодействующей силой между астрономическими объектами. У них не было идеи, которая объясняла бы этот феномен. Простейшим способом решения проблемы было вернуть обратно космологическую постоянную Эйнштейна с ее антигравитационными свойствами. К сожалению, этот прием обладал рядом существенных недостатков, так что ученые активно искали другие антигравитационные агенты.

Эти антигравитационные агенты (называемые в научной литературе «моделями темной энергии») обычно требовали введения квинтэссенциальных или даже более экзотических полей, ни одно из которых не было обнаружено в природе. Однако их авторы обычно предполагали, что эти поля практически не взаимодействуют с обычной материей и излучением.

Одним из результатов допущения взаимодействия квинтэссенциального поля с обычной материей является допущение вероятности того, что поле прошло через фазовый переход – замерзло – когда Вселенная остыла до температуры, которую она достигла через 2,2 миллиарда лет после Большого Взрыва. Как результат плотность энергии квинтэссенциального поля оставалась на относительно высоком уровне вплоть до фазового перехода, при котором она резко опустилась до значительно более низкого уровня, на котором остается до сих пор.

Этот переход освободил часть темной энергии, присутствовавшей в поле в форме темного излучения. Согласно модели это темное излучение существенно отличается от электромагнитного. Оно совершенно не доступно обнаружению существующими экспериментальными средствами. Однако природа обеспечивает способ обнаружения его присутствия. Согласно ОТО компоненты метрического тензора определяются по известному распределению энергии-импульса. Поэтому изменения в энергии и импульсе, вызываемые появлением темного излучения, должны воздействовать на гравитационное поле Вселенной, замедляя ее расширение характерным путем.

В последующие десять лет астрономические наблюдения, которые отслеживают расширение Вселенной, измеряя яркость наиболее удаленных сверхновых, будут способны подтвердить (или опровергнуть) замедление скорости расширения, которую предсказывает модель.

+59
голосов

Напечатать Отправить другу

Читайте также

вакуум наполнен парами виртуальных частиц

Наверное, в таких местах нелишне будет ставить ударения: «па́рами». А то с ходу прочлось «пара́ми» (виртуальные частицы испарились?).

Виправте врешті-решт 5 та 8 абзац!

Насамперед, про що ви говорите: про темну енергію чи темну матерію? Між ними мало спільного в Космології, а в записі вони мало не синоніми.

Зростання рівня темної енергії є наслідком розширення простірчасу, а не навпаки. А от вже розбігання Галактик залежить від її величини.

Хм, цікаво через скільки ще фазових переходів доведеться пройти Всесвіту, які нові типи взаємодій це нам відкриє і як вони вплинуть на вигляд нашого евлюціонуючого острову?

Модель связывает темную энергию с так называемой энергией вакуума. Последняя предполагает, что вакуум наполнен парами виртуальных частиц, которые рождаются и аннигилируют столь быстро, что не могут быть обнаружены.

Помойму ерунда какая то вам так не кажется?

Чому нісенітниця? Вбийте у Вікіпедії "Море Дірака" в англомовній версії. Там багато цікавого.

Не рекомендую читать труды современных ученых. Они сами уже не понимают о чем пытаются сказать. Новая религия... Можно верить, но проверить никак... А то, что нельзя проверить, в квантовой механике называется "белый шум".

Все вони прекрасно розуміють, інша справа, що в більшості випадків лише через мову математики.

Крім того, хоч перевірити часто і неможливо, але теорія тримається, оскільки за її допомогою можна пояснити багато спостережних явищ в різних областях фізики.

Наступним кроком перевірок багатьох новітніх теорій стане запуск LHC, запуск LISA та LIGO..

Да? Ну попробуем спросить их 2 вопроса:

1) Что такое поле?
2) Почему все элементарные частицы находятся в постоянной и одномоментной связи друг с другом?

Ответы будут риторические?

Ничего они не знают. Они учатся этим пользоваться. И то хорошо-)

Я вам тисячу таких питань знайду: що таке маса, інерція, простірчас, вимір, електрон, енергія, заряд? Як відбувається тунельний ефект, спонтанні переходи в збуджених атомах? Як ми розрізняємо кольори? :)

1) Немає в світі явища чи об'єкту, всі властивості якого можна було б пояснити від А до Я не використовуючи спрощень чи наближень.

Це ж стосується і поняття поля. Щоб копнути глибше сучасних уявлень можна почитати і про рівні енергії вакууму (квантова теорія поля), і про, власне, поняття елеменарної частинки (теорія струн), і про поняття простірчасу (космологія).

Все це сучасні проблеми фізики. Але це не значить що наука займається лише відповіддю на питання "як це застосувати?".

2) Частинка сама по собі визначається виключно взаємодіями з іншими. Тому що інакше ми їх не реєстрували б.

Частинок які ніяк не взаємодіяли б з іншими просто не було б, або природа їхньої взаємодії залишалася б нерозкритою, оскільки всі характеристики частинок є відносними величинами в сучасному розумінні фізики (навіть маса, заряд та розміри, які спочатку вважались абсолютними характеристиками), тобто визначаються лише взаємодією.

Наука не має справ з абсолютними величиниами і об'єктами, вони є такими лише в рамках наближень або спрощень.

Вміння "цим" користуватись теж дає свої плоди:

Відомі структура і характеристики атому аж до ядер та нуклонів, структура планет, зір, галактик, всесвіту. Відомо чому одні речовини рідкі, а інші тверді, відомо що таке вогонь, чому він гарячий і світиться, відомо що таке повітря, вода і світло, відомо чому небо блакитне і сніг білий.

Людству завжди буде що вивчати.

Щоб отримати вичерпну відповідь на своє запитання часто потрібно перекопати купу суміжного матеріалу.

Наприклад, щоб відповісти на просте питання що таке вогонь, людству довелось відкрити не один закон в органічній хімії та молекулярній фізиці.

Так само й з поняттям поля, для того щоб зрозуміти його суть доведеться напевно пройти не лише теорію струн та квантову теорію поля.

Це чимось схоже на підкорення вершин: ось її видно як на долоні, а щоб добиратись потрібно переступити ще далеко не один камінь.

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT