Warning: Use of undefined constant ddsg_language - assumed 'ddsg_language' (this will throw an Error in a future version of PHP) in /home/users/s/shortstoryf/domains/theuniversetimes.ru/wp-content/plugins/sitemap-generator/sitemap-generator.php on line 45
Исследователями предложена новая модель темной материи
Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 13.12.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Исследователями предложена новая модель темной материи

Исследователями предложена новая модель темной материи
shortstoryf

Как известно, в астрономической среде бытует мнение о том, что приблизительно 80  (хотя кто-то утверждает и больше) процентов вещества во Вселенной являются таинственной «темной материей», которая не может быть воспринята человеческими чувствами или приборами для исследований. Темная материя даже не была получена в лаборатории, ее существование предполагается по косвенным признакам воздействия на астрономические объекты. Но недавно, Михаил Медведев, профессор физики и астрономии в университете Канзаса опубликовал результаты его прорывного исследования в области темной материи, которые даже удостоились попасть на обложку Physical Review Letters — самого престижного журнала по исследованиям в физики в мире.

Медведев предлагает новую модель, которую он сам именует как «мультикомпонентная темная материя.

«Темная материя является неким неизвестным веществом, наиболее вероятно это новая элементарная частица или частицы, которые живут вне Стандартной Модели. Они никогда не наблюдались непосредственно, но постоянно проявляют себя через силы гравитационного взаимодействия, которые окутывают Вселенную. Во всем мире было проведено множество экспериментов, нацеленных на обнаружение в «прямой видимости» этой таинственной материи», — Михаил Медведев.

Распределение темной материи

Это фото опубликовано в Physics Review Letters и показывает распределение темной материи во Вселенной, вычисленное с присутствием двухкомпонентной темной материи, состоящей из смешанных ароматов.

Разработанная теория опирается на поведение элементарных частиц, которые наблюдались или существование которых гипотетически обосновано. Согласно нынешней превалирующей Стандартной Модели физики элементарных частиц, они сортируются как различные разновидности кварков, лептонов и калибровочных бозонов — строительных блоков атомов. Свойства кварков и лептонов в физике называют ароматами. Для кварков существует шесть ароматов, по числу типов кварков: u, d, s, c, b, t; лептонные ароматы является другим название трех лептонных чисел: электронного, мюонного и тау-лептонного. Эти свойства ароматов кварков и лептонов имеют склонность меняться от одного крайнего положения до другого, потому что они могут объединяться друг с другом в явлении, которое физики называют «смешивание ароматов».

«В повседневной жизни мы привыкли к тому факту, что у каждой частицы или атома есть определенная масса. Частица со смешанным ароматом является для нас странной, она имеет несколько масс одновременно, и это приводит к захватывающим и необычным эффектам», — продолжает Медведев.

Он сравнил смешивание ароматов с белым светом, который содержит в себе несколько цветов, которые мы видим во время радуги.

«Если принять белый свет за особый аромат, тогда красный, зеленый и синий были бы различными массами — массы один, два и три — которые спутаны вместе, чтобы создать белый. Изменяя пропорции красно, зеленого и синего цветов в смеси, можно получить различные цвета или ароматы, отличные от белого».

Квантовой испарение

На этом изображении продемонстрирован эффект квантового испарения.

Ученый также сказал, что частицы-кандидаты темной материи тоже можно рассмотреть подобным образом. Например, они могут быть смешением ароматов нейтралино (гипотетических частиц, предсказанных теорией суперсимметрии), аксиона (гипотетическая нейтральная псевдоскалярная элементарная частица, постулированная для сохранения CP-инвариантности в квантовой хромодианмике в 1977 году Роберто Печчеи и Хелен Квин) и стерильных нейтрино (гипотетических частиц, которые не взаимодействуют вообще никаким фундаментальным взаимодействием Стандартной Модели, кроме как посредством гравитации, термин стерильные употребляется для того, чтобы отличить этот вид нейтрино от другого, который взаимодействует с окружающей средой посредством слабого взаимодействия). Ученые говорят, что фактически эти частицы являются самыми лучшими кандидатами для участия в создании темной материи.

«Ранее мы обнаружили, что частицы со смешанными ароматами могут подвергаться квантовому испарению из гравитационного колодца, если их встряхнуть — т. е. если они сталкиваются с другой частицей. Это открытие является для нас великолепным результатом. Как если бы мы тянули по ухабистой дороге космический корабль, сделанный из материи со смешанными ароматами, а он из-за этого переместил бы себя в космос без использования ракеты или любых других средств или усилий с нашей стороны».

“Ранее мы обнаружили, что смешанные ароматом частицы могут ‘квант испаряться’ от гравитационного хорошо, если они ‘встряхиваются’ — значение, что они сталкиваются с другой частицей,” сказал он. “Это — замечательный результат, как будто космический корабль, сделанный из смешанного ароматом вопроса и буксируемый вдоль ухабистой дороги, помещает себя в космос без ракеты или любых других средств или усилия нас.”

Физический процесс квантового испарения был включен в числовое моделирование на суперкомпьютерах.

«Во время каждого моделирования мы использовали 1000 компьютерных ядер, которые работали в общей сложности около недели. Всего этот процесс занял год или два миллиона компьютерных часов, что эквивалентно 230 годам человеческой жизни».

Становится ясно, что темная материя может взаимодействовать с нормальным веществом чрезвычайно слабо, именно поэтому до сих пор ее не удалось обнаружить в «прямой видимости» посредством многочисленных прошлых и продолжающихся сейчас экспериментов. В связи с этим была разработана рабочая космологическая модель полностью невзаимодействующей, холодной (имеющая очень низкие тепловые скорости) темной материи с космологической константой, которая является озадачивающей характеристикой плотности энергии, обнаруженной в войдах на внешних рубежах Вселенной. Эту модель назвали Лямбда-CDM (Lambda-Cold Dark Matter). В этой модели пространственно-плоская Вселенная заполнена, помимо обычной барионной материи, темной энергией (описываемой космологической постоянной лямбда в уравнениях Эйнштейна) и холодной темной материи. Согласно этой модели возраст Вселенной равен 13.75 плюс/минус 0.11 миллиардов лет. Однако эта модель не всегда согласуется с наблюдаемыми данными, пока описываемая статья не попыталась решить некоторые давние и неприятные противоречия.

«Наши результаты продемонстрировали, что двухкомпонентная модель темной материи из смешанных ароматов смогла решить все самые неотложные проблемы теории Лямбда-CDM одновременно».

Моделирование было выполнено используя высокоэффективные средства вычисления XSEDE, в частности Trestles Суперкомпьютерном центре Сан-Диего и Ranger в Техасском продвинутом вычислительном центре.

По информации Университета штата Канзас.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google