Морозов Александр Гавриилович (moralg) wrote,
Морозов Александр Гавриилович
moralg

Category:

Начала физики. 45. Существуют ли темные материя и энергия?

      Земная атмосфера прозрачна только в двух довольно узких диапазонах электромагнитного излучения - слегка расширенном оптическом (длины волн от ~ 300 до ~ 1500 нанометров) и в радиодиапазоне (длины волн от ~ 1 мм до ~ 20 метров). Отсюда ясно, что до вывода телескопов в космос астрономы видели далеко не все объекты и не во всей их красе и, следовательно, получали далеко не всю информацию о распределении материи во Вселенной и заполняющих ее объектах. А поскольку по распределению материи легко считается ее гравитационное воздействие на составляющие ее объекты и их динамику (скорости), то было принято говорить о наличии во многих объектах скрытой (не наблюдаемой до поры до времени) массы. Вполне пристойный и без особых претензий термин.
      Однако, к концу 20 века этот термин претерпел смысловое перерождение, превратившись в гипотезу о темной материи (ТМ)Прямо намекающей на существование во Вселенной неизвестных физикам форм материи.
      В дополнение к этому в 1998 году было объявлено, что скорость расширения Вселенной, наблюдаемая по светимости сверхновых звезд на расстояниях до 300 млн. св. лет от нас, больше определяемой по реликтовому излучению почти на 10%. Из чего был сделан вывод об ускорении расширения Вселенной по крайней мере в последние 300 млн. лет. И затем на основе этого вывода построена космологическая модель, в которой преобладающим компонентом Вселенной оказалась гипотетическая темная энергия (ТЭ). А вся Вселенная по расчетам авторов этой модели состоит лишь на 5% из обычной барионной материи, порядка 25% из темной материи и примерно 70% из темной энергии.
      Такое утверждение обескураживает мозги и потому имеет смысл в него вдуматься. Попытаемся сделать это. А судьями в этом начинании назначим физические эксперименты и астрономические наблюдения.


      1. Размышления о темной материи.
      Коль скоро темная материя по мысли ее авторов не состоит из барионов, то нужно искать частицы, которые не описаны Стандартной моделью и не взаимодействуют с описываемыми ею частицами кроме как через слабое и гравитационное взаимодействия. Экспериментаторы таких частиц пока не видели. Но теоретики придумывают такие частицы без труда. Называя их то ВИМПами (слабовзаимодействующие массивные частицы), то аксионами, то стерильными нейтрино и так далее. И указывают возможные параметры этих частиц. Экспериментаторы их ищут на многих установках, включая и Большой адронный коллайдер (БАК). Не покладая своих рук ищут ТМ и использующие космические телескопы (КТ) наблюдатели. Каковы же результаты всех этих поисков?
      1. По галактикам (2016): Используя данные работающего в широком ИК-диапазоне КТ "Спитцер", астрономы пришли к выводу, что в детально наблюденных этим КТ более чем 150 спиральных галактиках в оптическом и полном ИК-диапазонах материи вполне хватает для объяснения кривых вращения дисков этих галактик. И потому ни в какой темной материи эти галактики не нуждаются.
      2. По скоплениям галактик (2019): В межгалактическом пространстве, в группах и скоплениях галактик были открыты довольно длинные и относительно тонкие нити теплого газа. В оптической части спектра они почти не излучают и потому не видны. Но в рентгеновском диапазоне (для которого земная атмосфера непрозрачна) они хорошо видны с космических телескопов. Таких, как КТ "Чандра". По результатам этих наблюдений астрономами было выявлено 17 таких нитей газа. А затем ими же был произведен расчет массы этих нитей. Который их обескуражил в том смысле, что учет массы этих нитей полностью нейтрализовал необходимость темной материи в изученной ими части Вселенной.
      3. По экспериментам физиков. Пока никаких частиц ТМ не было обнаружено. Хотя экспериментов было поставлено много десятков. Но есть один опытный факт, ставящий под сомнение саму возможность существования таких частиц. Состоит он в том, что массы всех фундаментальных частиц контролируются последней из них - бозоном Хиггса. Масса Бозона Хиггса 125-126 ГэВ/с2 (ГэВ - гигаэлектронвольт - мера энергии). А коль скоро бозон Хиггса является нестабильной частицей, то ее масса имеет некую ширину (неопределенность по принципу Гайзенберга). Теория (Стандартная модель) предсказывает величину этой ширины в 4,15 МэВ/с2. И если бы эксперимент показал, что эта ширина заметно больше, то это означало бы, что существуют пока не замеченные каналы распада бозона Хиггса на пока не открытые и не предсказанные Стандартной моделью фундаментальные частицы. В том числе и на гипотетические частицы ТМ. Набираемая в течение ряда лет на БАКе статистика к 2019 году показала, что ширина массы бозона Хиггса составляет ~ 3 МэВ/с2. Разумеется, с некоторой погрешностью.  На мой взгляд это означает, что Всевышний не оставил каким либо частицам темной материи места во Вселенной.

      2. Размышления о темной энергии.
      Гипотеза темной энергии возникла по причине разных результатов измерений постоянной Хаббла двумя разными способами (постоянная Хаббла определяет скорость расширения Вселенной). Один из них - по реликтовому излучению. Его пригодность для всей Вселенной никто не оспаривает. Он дает постоянную Хаббла Н = 67,4 ± 0,5 км/сек/Мпк. Этот результат никто сомнению не подвергает. Второй - метод "стандартных свечей". Суть его в том, что он цепляется за связь между светимостью и периодом ее колебаний у таких переменных звезд, как цефеиды. Коих в нашей Галактике немало. И затем привязывается к светимости в максимуме сверхновых звезд типа Ia. Которые в нашей Галактике вспыхивают не каждое столетие, но в отличие от цефеид гораздо ярче и потому видней в удаленных галактиках (вплоть до расстояний в 300 млн. св. лет). Определенная таким способом постоянная Хаббла Н = 74,0 ± 1,4 км/сек/Мпк. Обнаружившая этот результат и работающая с КТ "Хаббл" команда астрономов сочла, что он говорит о том, что скорость расширения Вселенной в нашу эпоху примерно примерно на 10% больше, чем в эпоху ее рождения. Что трактуется как факт ускорения расширения Вселенной. И что дало возможность построить соответствующую математическую модель и по ней вычислить степень изобилия гипотетической ТЭ во Вселенной.
      Но к концу второго десятилетия 21 века две независимые группы астрономов опровергли наблюдательную базу ускоренного расширения Вселенной. Основанием такого действа послужили наблюдения с нового КТ "Гея". Гораздо лучше, чем древний КТ "Хаббл", приспособленного для точного определения координат и параметров звезд. И эти наблюдения показали, связь между яркостью и периодом ее колебаний у цефеид надо скорректировать. А затем откалибровать и связь между яркостью сверхновых и расстоянием до них.
      В итоге обе группы пришли к результатам, в которых Н ложится в интервал 67-69 км/сек/Мпк. Интрига затронула и команды других космических телескопов. Таких, как "Планк" и "Ферми". Они тоже провели свои калибровки светимостей цефеид и сверхновых. И пришли к такому же выводу, что и команда КТ "Гея". Свою лепту внесла и команда нескольких земных телескопов, проработавшая над калибровками светимостей почти 9 лет. С тем же результатом.
      Итак, уточненные рядом астрокоманд калибровки светимостей цефеид и сверхновых приводят к тем же результатам измерения постоянной Хаббла, что и по реликтовому излучению.
Но тогда никакого ускорения расширения Вселенной нет! И, следовательно, нет во Вселенной места и для темной энергии!

      Все приведенные выше доводы и рассуждения написаны здесь не столько с целью критики теорий ТМ и ТЭ, сколько для того, чтобы читающие эти строки любую информацию о научных открытиях всегда пропускали в запоминающую часть своего мозга только после ее прохождения через его размышляющую часть.


Tags: Начала физики
Subscribe

promo moralg march 5, 2018 03:01 46
Buy for 30 tokens
Многие из нас вздрагивают, когда дорогу нам перебегает черная кошка. Но неприятных последствий обычно не возникает и мы быстро забываем о ней. Но два дня назад на северо-восток США обрушилась очередная буря и совершила совсем не очередное действо - сломала дерево, которое 227 лет назад посадил…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 33 comments