Главная Физика «Невидимое вещество» . Концепт «темной материи» уходит на второй план

Что такое WIMP? Что такое MACHO? Новые физические теории

Астрономические и астрофизические наблюдения последних 50-ти лет свидетельствуют, что на больших, космологических масштабах действуют гравитационные эффекты, которые превышают наши знания и теоретические возможности, констатирует Альтернативная наука.

Ряд измерений и даже астрономических объектов невозможно объяснить с помощью традиционной физики. При условии, что мы имеем дело исключительно с материей, которую мы можем видеть, воспринимать на доступных электромагнитных приборах.

Такая материя, например, звезды, облака пыли и газа, которых на самом деле во много раз больше, чем мы видим, обнаруживаются либо с помощью света, либо в ИК-диапазоне, нередко посредством тех же газа и пыли.

Поэтому, если существует большее количество "вещества", чем прогнозируют теории, то это должно быть "вещество", не испускающее контактов с видимым (либо никаким) светом. Именно такое вещество, материя, называется "темным". Однако сразу же отметим: физики очень невнятно говорят, что означает «не отражающее света». По определению материя - это ведь нечто, доступное в «электромагнитном» диапазоне.

Во всяком случае, первоначально физики предполагали, что они имеют дело с "недоступным" веществом. То есть материей, которая слишком холодна, чтобы испускать даже инфракрасный свет.

Ничего сверхъестественного, - ведь звезд среднего размера гораздо больше, чем крупных гигантов. А карликовые объекты вообще доминируют во Вселенной.

Возможно, существует еще больше "звезд", которые слишком малы, чтобы испускать свет (коричневые карлики, планеты-изгои и т.д.), и именно в них сконцентрирована основная космическая масса.

Возожно, одна из лучших интерпретаций того, как выглядит нейтронная звезда

Теоретически подобный материал должен образовать своего рода "ореол" вокруг галактики, подобно тому, как кометы гипотетического облака Оорта образуют ореол вокруг Солнечной системы.

Однако попытки найти все эти «предметы» не увенчались успехом. Поэтому ряд физиков предполагают, что, возможно, существует какой-то новый материал, массивные частицы, которые не взаимодействуют со светом. В обычной причудливой манере физиков и астрономов они описали эти два конкурирующих варианта как MAssive Compact Halo Objects (MACHOs) vs Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs).

Но сейчас MACHO в значительной степени не в фаворе, потому что по мере дальнейшего изучения мы находим другие феномены, которые требуют недостающей массы. Как раз они очень убедительно показывают, что какой бы ни была недостающая масса, она должна удовлетоворять двум условиям:

  1. быть намного больше, чем первоначально предполагалось (гораздо большая часть материи во Вселенной) и
  2. не состоит из протонов, нейтронов и т.д. Итак... что тогда? Если это не MACHO, тогда это WIMPs?

Обратите внимание, что слово "темный" сместилось. WIMPs и подобные вещи не признаются "темными", потому что они не испускают свет. Но они будут "темными", потому что они вообще не взаимодействуют со светом. То есть они "невидимые", а не «темные». Но название прижилось, и, возможно, не очень удачно.

 

В настоящее время предполагается довольно много кандидатов в WIMP: любая теоретическая частица, не имеющая заряда (и, следовательно, не взаимодействующая электромагнитно), подойдет для этой цели, если у вселенной есть способ создать достаточное ее количество.

Такими частицами не могут быть барионы, но это может быть какой-то новый бозон (например, аксион), новый лептон, например, стерильное нейтрино (которое не взаимодействует в привычном смысле слова). Либо одна или нескольких массивных частиц, которые, согласно суперсимметричным моделям, должны как бы существовать.

А, может быть, есть странная струна? Или? Проблема в том, что мы еще не видели прямых доказательств чего-либо из широкого списка теоретических возможностей, хотя ученым кажется, что они «должны были быть».

Пожать плечами? Если «невидимые» частицы существуют, рано или поздномы должны их найти. Многие исследовательские групы строят умопомрачительно дорогие детекторы для различных кандидатов... и ни одна из них, гигантских лабораторий, не срабатывает.

Впрочем, если бы сработал дажк крошечный приборчик, отдача была бы огромной. Экспериментальная физическая лотерея! При одном условии: теоретические частицы все же существуют, а не являются предметом изощренных математических спекуляций.

 

Может, мы имеем дело с чем-то экзотическим? Теоретически черные дыры могли бы помочь, но они должны оставлять следы. Но... мы находимся «извне», а потому ничего не находим. Свет-то не может вырваться наружу! Так что все предположения кажутся маловероятными...

Или, возможно, думают некоторые физики, мы ошибаемся в более фундаментальных вещах, и наше понимание гравитации ошибочно. Эти люди, будучи стесненными академическими и кафедральными обязательствами, говорят лишь от своего имени, полуподпольно выстраивая собственные теории.

В этом смысле единственное исключение - модифицированная ньютоновская динамика (MOND), но и она, кажется, потерпела неудачу. По нескольким причинам.

Во-первых, подобного рода теории обычно раскрывают один аспект загадки, на более абстрактное объяснение их «не хватает».

Так, можно интерпретировать кривые вращения галактик, но не структуру космического микрофона.

Кроме того, все они нарушают жесткую структуру общей теории относительности, которая, как оказалась, доказуема лишь в «галактических» пределах. Однако. Не факт, что теория относительности Эйнштейна «права» во всех случаях. Да, мы не видели особых противоречий, хотя постоянно смотрим с близкого, по космическим масштабам, расстояний.

И относимся к ОТО как к нечто религиозному: аргументация большинства профессоров сводится к тому, что теория модифицированной гравитации противоречит теории относительности Эйнштейна, а потому не способна быть "истиной".

Но кто сказал, что теория Эйнштейна - истина последней инстанции? Не спорим, просто для справки: ОТО до сих пор пребывает в стадии экспериментально доказуемой гипотезы. И подтвердить ее правоту, как и MOND, невозможно в принципе. Если, опять-таки, мы говорим о космологических масштабах.

 

И все же. Сейчас большинство физиков, вероятно, сказали бы, что MOND кажется маловероятным сценарием, что существует некий дополнительный материал, темная материя, и она, вероятно, состоит из того, что мы еще не понимаем. Либо это WIMPs, либо что-то действительно нечто экзотическое. Никто не знает.

В итоге: мы не знаем, что такое темная материя. И, что удивительно для некоторых обывателей, большинство физиков вполне спокойно говорят: "Мы тоже не знаем!".

Такой вот веселый и захватывающий вызов, и никто (из настоящих физиков) не чувствует необходимости создавать экстремальные или специальные теории для экстраординарного объяснения.

Бессмысленно.