Қараңғы материяға негізделген өмір мүмкін бе?

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-16 16:10

Біздің ғаламдағы массаның басым көпшілігі көрінбейді. Біраз уақыттан бері физиктер бұл қол жетпес массаның не екенін түсінуге тырысуда. Егер ол бөлшектерден жасалған болса, Үлкен адрон коллайдері қараңғы материя бөлшектерін жасай алады немесе ғарыштық телескоп қараңғы материяның соқтығысуының керемет гамма-сәулелік белгісін көреді деген үміт бар. Әзірге ештеңе жоқ. Және бұл мәселе теориялық физиктерді жаңа идеялар туралы ойлануға мәжбүр етеді.

2017 жылы атақты физик-теоретик Лиза Рэндалл қараңғы материяның ең керемет мүмкіндіктерінің бірін қарастырды. Гипотетикалық, әрине. Қараңғы материяны бөлшектердің белгілі бір түрі ретінде қарастырудың орнына, ол қараңғы материя қараңғы жұлдыздарды, қараңғы галактикаларды, қараңғы планеталарды және мүмкін қараңғы өмірді құрайтын бөлшектердің тұтас тобынан тұруы мүмкін деп есептеді. Қараңғы ғаламның химиясы біздің «тұрақты химиямыз» сияқты бай және әртүрлі болуы мүмкін. Бірақ бәрі соншалықты қарапайым емес.

Қараңғы материя мәселесі

Біздің Ғалам – таңғажайып, бірақ түсініксіз жер.

Соңғы бірнеше онжылдықта біз Ғаламдағы заттардың 84,5% көрінбейтінін түсіндік. «Қара материя» деген өте ыңғайсыз лақап атауын ескере отырып, бұл зат «қалыпты» затпен әрекеттеспейтін күйде. Қараңғы энергия сияқты бұл заттар да «қараңғы», өйткені біз оларды түсінбейміз.

Егер қазір менің үстелімде қараңғы материяның бір бөлігі болса, мен бұл туралы ешқашан білмеймін. Жалпы, қараңғы материяның бір бөлігі менің үстелімде жата алмайды. Ол үстелден құлап, еден мен жер қыртысы планетамыздың өзегіндегі тартылыс құдығына асығады. Немесе ол түсініксіз түрде ғарышта жоғалып кетеді. Қараңғы материяның кез келген нәрсемен әрекеттесуі соншалық, бұл бөлік қарапайым материядан өтіп кетеді, ол жоқ сияқты.

Кішігірім масштабта қараңғы материяның гравитациялық көрінісі шамалы, бірақ космологиялық қашықтықта қараңғы материяның болуы сөзсіз сезіледі - оны галактика кластерлеріне гравитациялық әсері және галактикалардың айналуына әсері арқылы жанама түрде байқауға болады. Біз оның бар екенін білеміз, біз оны көрмейміз.

Ал біз оның не екенін білмейміз, тек болжауға болады

Қарапайым зат – бариондық материя – электромагниттік, гравитациялық, күшті және әлсіз күштер арқылы әрекеттеседі. Бұл күштер энергияны тасымалдап, барлық материяға құрылым береді. Қараңғы материя, керісінше, әдетте әлсіз немесе күшті электромагниттік күштер арқылы әрекеттесе алмайтын «материяның» аморфты бұлты ретінде қарастырылады. Сондықтан қараңғы материя «бариондық емес» деп есептеледі. Барионды емес зат өзінің барын тек гравитациялық жолмен аша алады.

Қараңғы материяны іздеудегі жетекші үміткер WIMP, әлсіз әрекеттесетін массивтік бөлшек. WIMP атауы айтып тұрғандай, бұл гипотетикалық бөлшек қалыпты затпен әрекеттеспейді, сондықтан ол бариондық емес.

Қалыптасқан космологиялық модельдер қараңғы материя, мысалы, WIMP немесе «акциялар» түрінде болсын, біздің Ғаламға құрылым береді және әдетте біздің ғаламды тұтастай ұстайтын «желім» деп аталады деп болжайды.

Галактикалардың айналуын бақылай отырып, астроном Вера Рубин галактикалардағы заттардың көпшілігінің байқалмайтынын байқады. Аз ғана пайызы көрінеді - жұлдыздар, газ және шаң; қалған бөлігі қараңғы материяның үлкен, бірақ көрінбейтін ореолында жасырылады. Қарапайым материяның көрінетін галактикасы біз көре алатынымыздан әлдеқайда кең қараңғы материяның үлкен дөңгелегіндегі қалпақ сияқты.

Жақында жарияланған мақалада (2013) Рэндалл және оның әріптестері қараңғы материяның күрделі түрін ұсынды. Олардың пікірінше, галактикамыздың қараңғы материясы барионды емес заттардың аморфты массасының бір түрінен ғана тұрмайды.

«Барлық қараңғы материя бөлшектердің бір түрінен тұрады деп болжау өте оғаш көрінеді», - деп жазады Рэндалл. «Бейтарап ғалым қараңғы материяның біздің қалыпты материя сияқты әртүрлі болуына жол бермеуі керек».

Бай «көлеңкелі ғалам»?

Біздің көзге көрінетін ғалам физиканың стандартты үлгісімен - бөлшектердің (соның ішінде әйгілі Хиггс бозоны) және күштердің дәлелденген тобымен басқарылатыны сияқты, қараңғы материя бөлшектері мен күштерінің бай және әртүрлі моделі қараңғы галактикалық ореолда жұмыс істей ала ма?

Бұл зерттеу ғаламның қараңғы секторында беймәлім физиканың бай алуан түрлілігін болжаудың логикасына сүйенеді - оны «көлеңкелі ғалам» деп атаймыз - ол өзімізге параллель және біздің көрінетін ғалам ұсынатын барлық күрделіліктерге ие.

Астрофизиктер бұған дейін «қараңғы жұлдыздар» - қараңғы материядан жасалған жұлдыздар - біздің ежелгі ғаламда күні бүгінге дейін болуы мүмкін деген болжам жасаған. Олай болса, Рэндалл «қараңғы планеталар» пайда болуы мүмкін дейді. Егер қараңғы секторда орналастырылған күштермен басқарылатын қараңғы зат бөлшектерінің отбасы болса, бұл күрделі химияның пайда болуына әкелуі мүмкін бе? Ал өмірге?

Алайда, егер біздің ғаламға параллель «қараңғы» немесе «көлеңкелі» өмір болса, біз оны анықтай алатынымызды ұмыта аласыз.

Көлеңкелі өмір көлеңкеде қалады

Бұл гипотезаны барлық күнделікті құпияларды немесе тіпті ғылым дауласпайтын немесе қолдамайтын паранормальды мәлімдемелерді түсіндіру үшін қолдану азғыратын сияқты. «Елестер» немесе түсініксіз «аспандағы жарықтар» бәрінің артында өмір сүретін қараңғы жаратылыстардың еркелігі болса ше?

Бұл логика телешоу немесе фильм үшін жақсы болғанымен, бұл қараңғы жаратылыстар кәдімгі материямен мүлдем үйлеспейтін көлеңкелі әлемде өмір сүрер еді. Олардың бөлшектері мен күштері біздің ғаламға әсер етпес еді. Сіз бұл жолдарды қараңғы ормандағы ағаш діңінде отырып оқи аласыз және сіз бұл туралы ешқашан білмейсіз.

Бірақ біз осы көлеңкелі ғаламмен бір кеңістік-уақытта бірге өмір сүретіндіктен - қажетсіз өлшемдерсіз немесе көп әлемсіз - тек бір сигналды беруге болады.

Гравитациялық толқындар тек 2016 жылы ғана ашылды және бұл толқындардың ғарыш уақытында алғаш рет анықталуына қара тесіктердің соқтығысуы себеп болды. Қараңғы секторда гравитациялық толқындарды анықтауға болатын сияқты, бірақ сымның соңында қараңғы сектордағы ең күшті ғарыштық оқиғаларды ғана анықтауға болады.

Тұтастай алғанда, біз сүйкімді қараңғы материялық тіршілік иелерінің бар екенін ешқашан дәлелдей алмаймыз, бірақ Рэндалл маңызды жайтты атап өтеді. Қараңғы материяның қайнар көзін қарастырғанда, біз өзіміздің алдын ала пікірімізді ескеруіміз керек; қараңғы сектор біз елестете алмайтын қараңғы материя бөлшектері мен күштердің күрделі отбасы болуы мүмкін.