Шаркан
29-03-2009 22:46:48
http://astronet.ru/db/msg/1225518
Что представляет собой темная материя?
Астрономы давно заметили, что объекты во Вселенной - начиная от карликовых галактик, в миллионы раз меньше нашего Млечного Пути и заканчивая крупнейшими скоплениями (галактик), состоят не только из обычного видимого вещества, но также в немалой степени и из некоего другого, не дающего света и отличающегося от привычного нам. Считается, что эта материя состоит из одного или нескольких видов неизвестных (будем надеяться, пока неизвестных) нам элементарных частиц, и огромные облака этих частиц, находящихся в галактиках и их скоплениях, создают дополнительное гравитационное притяжение, которое ответственно не только за формирование галактик, но и за формирование всей крупномасштабной структуры Вселенной. В то же самое время, эти же самые частицы, будучи повсюду в галактике, вполне могут (невольно) участвовать в экспериментах в физике высоких энергий, проводимых в лабораториях на Земле и, таким образом, быть "опознанными".
Какова природа темной энергии?
Анализ наблюдений за последние лет десять, в частности, сверхновых первого типа, позволяет сделать вывод, что наша Вселенная ускоряется в своем расширении вместо того, чтобы замедляться, как казалось последние десятилетия. В какой-то степени, это противоречит здравому смыслу - гравитация притягивает объекты друг к другу. Поэтому для объяснения этого феномена пришлось ввести новую форму энергии, названной темной энергией, которая и приводит к отталкиванию и чья природа определяет судьбу нашей Вселенной.
Каково было начало Вселенной?
Есть косвенные данные, показывающие, что в самые ранние этапы своего развития Вселенная прошла через стадию взрывоподобного расширения, называемой инфляцией, которая привела к тому, что даже самые масштабные объекты во Вселенной имели свои истоки в квантовой пене на субатомных масштабах. Причина, приведшая к этой инфляции, остается загадкой (прим. перев. - тут авторы, на мой взгляд, несколько переоценивают свои возможности. У нас нет возможности, да и вряд ли она появится в ближайшие десятилетия, узнать, что точно происходило на самых ранних этапах развития Вселенной. Есть лишь косвенные свидетельства, которые можно интерпретировать в рамках инфляционной теории, но никто не мешает использовать и другие теории - пока их предсказание не противоречат наблюдениям. Так что рассуждения о начале Вселенной пока могут носить лишь спекулятивный характер).
Закончена ли теория гравитации Эйнштейна?
Черные дыры можно встретить почти повсеместно во Вселенной (прим. перев. - если они, конечно, существуют), что позволяет довольно тщательно исследовать их гравитационные поля. Эффекты сильных гравитационных полей в ранней Вселенной, безусловно, имеют наблюдаемые последствия. Теория Эйнштейна должна работать в таких ситуациях так же, как она работает в Солнечной Системе. Законченная теория гравитации должна включать в себя квантовые эффекты - теория Эйнштейна их не рассматривает - или объяснять, почему они не важны.
Каковы массы нейтрино и как они повлияли на эволюцию Вселенной?
Согласно современным космологическим представлениям, нейтрино должны быть обильно представлены во Вселенной. Физиками были обнаружены свидетельства того, что нейтрино имеют небольшую массу (или, по крайней мере, существуют сорта нейтрино с ненулевой массой), из чего следует, вклад космических нейтрино в общую плотность Вселенной сравнима со вкладом от звезд (прим. перев. - вообще говоря, спорное и модельно-зависимое утверждение). Определение масс нейтрино может приоткрыть завесу тайны над тем, как объединены силы природы, как создавались элементы периодической таблицы, а, может быть, и тем, как вообще произошла вся материя.
Как устроены "космические ускорители" и какие именно частицы они ускоряют?
Физики обнаружили огромное число самых разнообразных высокоэнергетических явлений во Вселенной, среди которых - пучки частиц с неожиданно высокой энергией, но неизвестным источником. Энергетика этих космических лучей на многие порядки превосходит энергии частиц, которые мы можем реально получать на земных ускорителях.
Стабильны ли протоны?
Материя, из которой мы состоим, представляет собой все то, что осталось после аннигиляции вещества и антивещества, произошедшей в ранней Вселенной при несколько неравных долях. Наличие этого крошечного дисбаланса может быть связано с гипотетической нестабильностью протонов - простейшей формы материи (прим. перев. тут авторы опять несколько неточны в формулировке - лептоны, такие, как электрон, безусловно, проще по структуре, нежели адроны, так что протоны (лучше сказать, нуклоны) только лишь одни их наилегчайших "тяжелых" частиц) - и того, что некое небольшое "предпочтение" в формировании материи надо антиматерией уже в какой-то степени "встроено" в законы физики.
Каковы новые состояния материи при очень высоких плотностях и давлении?
Теория о том, как протоны и нейтроны образуют атомные ядра химических элементов уже давно и хорошо разработана. При более высоких (чем привычные нам) давлениях, протоны и нейтроны могут переходить в состояние, когда они представляют собой уже не единичные частицы, но некий "суп", состоящий из кварков и глюонов, которое можно как-то "попробовать", используя современные ускорители на тяжелых ионах. Плотности, превосходящие ядерные, существуют, например, в нейтронных звездах, и, используя косвенные методы, можно узнать, каковы свойства вещества при таких давлениях. Но еще большие плотности достигались на ранних этапах эволюции Вселенной.
Есть ли дополнительные пространственно-временные измерения?
В попытках расширить теорию Эйнштейна и понять квантовую природу гравитации, физики, работающие в области элементарных частиц, предположили существование дополнительных (к уже существующим) пространственно-временных измерений. Их существование могло бы повлиять на рождение и эволюцию Вселенной, рождение фундаментальных частиц, а также изменить гравитационное взаимодействие на малых масштабах.
Как появились элементы от железа до урана?
Понимание учеными происхождение элементов вплоть до железа в звездах и сверхновых вполне закончено. Однако, некоторые важные детали, касающиеся происхождения элементов от железа до урана все еще остаются загадкой.
Нужна ли новая теория для описания поведения вещества и излучения при высоких энергиях?
Вещество и излучение в лабораторных условиях достаточно хорошо изучены и вполне подчиняются законам квантовой механики, электродинамики и их объединения в квантовую электродинамику. Однако, во Вселенной немало мест и событий, таких, как, например, нейтронные звезды или источники гамма-всплесков, в которых условия намного превосходят те, которые мы когда-либо вообще сможем воспроизвести на Земле, проверяя наши базовые теории.
Что представляет собой темная материя?
Астрономы давно заметили, что объекты во Вселенной - начиная от карликовых галактик, в миллионы раз меньше нашего Млечного Пути и заканчивая крупнейшими скоплениями (галактик), состоят не только из обычного видимого вещества, но также в немалой степени и из некоего другого, не дающего света и отличающегося от привычного нам. Считается, что эта материя состоит из одного или нескольких видов неизвестных (будем надеяться, пока неизвестных) нам элементарных частиц, и огромные облака этих частиц, находящихся в галактиках и их скоплениях, создают дополнительное гравитационное притяжение, которое ответственно не только за формирование галактик, но и за формирование всей крупномасштабной структуры Вселенной. В то же самое время, эти же самые частицы, будучи повсюду в галактике, вполне могут (невольно) участвовать в экспериментах в физике высоких энергий, проводимых в лабораториях на Земле и, таким образом, быть "опознанными".
Какова природа темной энергии?
Анализ наблюдений за последние лет десять, в частности, сверхновых первого типа, позволяет сделать вывод, что наша Вселенная ускоряется в своем расширении вместо того, чтобы замедляться, как казалось последние десятилетия. В какой-то степени, это противоречит здравому смыслу - гравитация притягивает объекты друг к другу. Поэтому для объяснения этого феномена пришлось ввести новую форму энергии, названной темной энергией, которая и приводит к отталкиванию и чья природа определяет судьбу нашей Вселенной.
Каково было начало Вселенной?
Есть косвенные данные, показывающие, что в самые ранние этапы своего развития Вселенная прошла через стадию взрывоподобного расширения, называемой инфляцией, которая привела к тому, что даже самые масштабные объекты во Вселенной имели свои истоки в квантовой пене на субатомных масштабах. Причина, приведшая к этой инфляции, остается загадкой (прим. перев. - тут авторы, на мой взгляд, несколько переоценивают свои возможности. У нас нет возможности, да и вряд ли она появится в ближайшие десятилетия, узнать, что точно происходило на самых ранних этапах развития Вселенной. Есть лишь косвенные свидетельства, которые можно интерпретировать в рамках инфляционной теории, но никто не мешает использовать и другие теории - пока их предсказание не противоречат наблюдениям. Так что рассуждения о начале Вселенной пока могут носить лишь спекулятивный характер).
Закончена ли теория гравитации Эйнштейна?
Черные дыры можно встретить почти повсеместно во Вселенной (прим. перев. - если они, конечно, существуют), что позволяет довольно тщательно исследовать их гравитационные поля. Эффекты сильных гравитационных полей в ранней Вселенной, безусловно, имеют наблюдаемые последствия. Теория Эйнштейна должна работать в таких ситуациях так же, как она работает в Солнечной Системе. Законченная теория гравитации должна включать в себя квантовые эффекты - теория Эйнштейна их не рассматривает - или объяснять, почему они не важны.
Каковы массы нейтрино и как они повлияли на эволюцию Вселенной?
Согласно современным космологическим представлениям, нейтрино должны быть обильно представлены во Вселенной. Физиками были обнаружены свидетельства того, что нейтрино имеют небольшую массу (или, по крайней мере, существуют сорта нейтрино с ненулевой массой), из чего следует, вклад космических нейтрино в общую плотность Вселенной сравнима со вкладом от звезд (прим. перев. - вообще говоря, спорное и модельно-зависимое утверждение). Определение масс нейтрино может приоткрыть завесу тайны над тем, как объединены силы природы, как создавались элементы периодической таблицы, а, может быть, и тем, как вообще произошла вся материя.
Как устроены "космические ускорители" и какие именно частицы они ускоряют?
Физики обнаружили огромное число самых разнообразных высокоэнергетических явлений во Вселенной, среди которых - пучки частиц с неожиданно высокой энергией, но неизвестным источником. Энергетика этих космических лучей на многие порядки превосходит энергии частиц, которые мы можем реально получать на земных ускорителях.
Стабильны ли протоны?
Материя, из которой мы состоим, представляет собой все то, что осталось после аннигиляции вещества и антивещества, произошедшей в ранней Вселенной при несколько неравных долях. Наличие этого крошечного дисбаланса может быть связано с гипотетической нестабильностью протонов - простейшей формы материи (прим. перев. тут авторы опять несколько неточны в формулировке - лептоны, такие, как электрон, безусловно, проще по структуре, нежели адроны, так что протоны (лучше сказать, нуклоны) только лишь одни их наилегчайших "тяжелых" частиц) - и того, что некое небольшое "предпочтение" в формировании материи надо антиматерией уже в какой-то степени "встроено" в законы физики.
Каковы новые состояния материи при очень высоких плотностях и давлении?
Теория о том, как протоны и нейтроны образуют атомные ядра химических элементов уже давно и хорошо разработана. При более высоких (чем привычные нам) давлениях, протоны и нейтроны могут переходить в состояние, когда они представляют собой уже не единичные частицы, но некий "суп", состоящий из кварков и глюонов, которое можно как-то "попробовать", используя современные ускорители на тяжелых ионах. Плотности, превосходящие ядерные, существуют, например, в нейтронных звездах, и, используя косвенные методы, можно узнать, каковы свойства вещества при таких давлениях. Но еще большие плотности достигались на ранних этапах эволюции Вселенной.
Есть ли дополнительные пространственно-временные измерения?
В попытках расширить теорию Эйнштейна и понять квантовую природу гравитации, физики, работающие в области элементарных частиц, предположили существование дополнительных (к уже существующим) пространственно-временных измерений. Их существование могло бы повлиять на рождение и эволюцию Вселенной, рождение фундаментальных частиц, а также изменить гравитационное взаимодействие на малых масштабах.
Как появились элементы от железа до урана?
Понимание учеными происхождение элементов вплоть до железа в звездах и сверхновых вполне закончено. Однако, некоторые важные детали, касающиеся происхождения элементов от железа до урана все еще остаются загадкой.
Нужна ли новая теория для описания поведения вещества и излучения при высоких энергиях?
Вещество и излучение в лабораторных условиях достаточно хорошо изучены и вполне подчиняются законам квантовой механики, электродинамики и их объединения в квантовую электродинамику. Однако, во Вселенной немало мест и событий, таких, как, например, нейтронные звезды или источники гамма-всплесков, в которых условия намного превосходят те, которые мы когда-либо вообще сможем воспроизвести на Земле, проверяя наши базовые теории.
:D
А я решил, что это подпись и читать не стал. Хорошо, что ты сказал!:D