» » Рецепт темной материи может включать сверхкритическую жидкость

Рецепт темной материи может включать сверхкритическую жидкость

Рецепт темной материи может включать сверхкритическую жидкость
За годы изысканий стало удобопонятно, что беспроглядная материя ведет себя отвратительно. Этот термин был заведен близ 80 лет назад астрономом Фрицем Цвикки, какой осознал, что для того, чтобы не дать раздельным галактикам сбегать в гигантских галактических скоплениях, необходима некая гравитационная могущество. Уже запоздалее Вера Рубин и Кент Форд использовали невидимую темную материю для объяснения того, почему галактики не разлетаются.

Тем не менее, алкая мы используем термин «темная материя» для описания двух этих ситуаций, маловразумительно, вовлечен ли в каждую из них один-одинехонек и тот же виновник. Простейшая и самая популярная модель утверждает, что беспроглядная материя состоит из легко взаимодействующих частиц, какие медлительно передвигаются под деянием силы тяжести. Эта настолько величаемая «холодная» беспроглядная материя аккуратно описывает крупномасштабные структуры, таковские будто скопления галактик. Однако она ахово справляется с прогнозированием кривых вращения отдельных галактик. Беспроглядная материя словно по-другому действует в таких масштабах.
В попытке разрешить эту головоломку, недавно два физика предположили, что беспроглядная материя может менять фазы при изменении масштабов. Джастин Хоури, физик Университета штата Пенсильвания, и его бывший аспирант Лаша Бережиани, вкалывающая в Принстонском университете, говорят, что в мерзлой и плотной сфере галактического гало беспроглядная материя конденсируется в сверхкритическую жидкость — экзотическое квантовое состояние вещества с нулевой вязкостью. Если беспроглядная материя образует сверхкритическую жидкость в галактическом масштабе, может возникать новоиспеченная могущество, какая вбила бы наблюдения, не укладывающиеся в модель мерзлой беспроглядной материи. Однако в масштабах галактических скоплений особых обстоятельств, необходимых для образования сверхкритического состояния, не существует; здесь беспроглядная материя будет вести себя будто всегдашняя ледяная беспроглядная материя.
«Это великолепная идея», говорит Тим Тайт, физик частиц из Калифорнийского университета в Ирвине. «Два разных субъекта беспроглядной материи описываются одной вещью». И скоро эту любопытную идею можно будет проверить. Алкая иные физики уже рассматривали подобные идеи, Хоури и Бережиани коротки к тому, чтобы извлечь испытываемые прогнозы, какие позволили бы астрономам исследовать, плавает ли наша галактика в море сверхкритической жидкости.

Невозможные сверхтекучие жидкости


На Земле сверкритические жидкости невозможно назвать чем-то заурядным. Однако физики готовят их в своих лабораториях с 1938 года. Охладите частицы до довольно низких температур, и начнет проявляться их квантовая естество. Они начнут волноваться, а волны будут перекрываться, доколе в последнем итоге не начнут вести себя будто один-одинехонек большенный «сверхатом». Они станут когерентными, подобно капелькам света в лазере, какие имеют одну энергию и вибрируют будто одна. В наши дни даже студенты создают конденсаты Бозе — Эйнштейна в лаборатории, многие из которых можно классифицировать будто сверхкритические жидкости.
Явлений сверхтекучести в повседневном мире не существует — слишком тепло, чтобы могли выразиться надобные квантовые эффекты. Из-за этого «еще лет десять назад люд попросту отказались бы от этой идеи и взговорили, что это невозможно», говорит Тейт. Однако в остатнее времена все вяще физиков приходят к мысли, что сверхкритические фазы образуются натуральным образом в экстремальных условиях космоса. Сверхтекучесть может быть внутри нейтронных звезд, ага и само пространство-время, по мнению некоторых, может быть сверхкритической жидкостью. Почему бы беспроглядной материи не быть таковой?
Чтобы сделать набор частиц сверхкритической жидкостью, необходимо выполнить два обстановка: упаковать частицы с возвышенной плотностью и охладить их до безмерно низких температур. В лаборатории физики(или студенты)ограничивают частицы в электромагнитной западне, а затем облучают лазерами, чтобы убрать кинетическую энергию и понизить температуру почитай до безотносительного нуля.
Внутри галактик роль электромагнитной западни будет играть гравитационное притяжение галактики, какое сожмет темную материю довольно, чтобы удовлетворить критерий плотности. С температурой проще: в космосе очень мерзло.
За пределами гало, какие обнаруживаются в непосредственной близости галактик, могущество тяжести легче, а беспроглядная материя не будет упакована довольно плотно, чтобы перебежать в сверхкритическое состояние. Она будет действовать будто всегдашняя беспроглядная материя, объясняя, что видят астрономы в больших масштабах.
Рецепт темной материи может включать сверхкритическую жидкость

Во вертящемся сверхтекучем гелии образуются небольшие ураганы
Однако что такового необычного в том, что беспроглядная материя будет сверхтекучей?Будто это особое состояние изменит поведение беспроглядной материи?За заключительные годы многие ученые задумывались над этим спросом. Однако подход Хоури уникален, поскольку демонстрирует, будто сверхтекучесть могла бы дать взялось новоиспеченной могуществе.
В физике, если вы нарушаете поле, вы образовываете волну(зачастую). Встряхните несколько электронов — например, в антенне — и вы нарушите электрическое поле и получите радиоволны. Потревожьте гравитационное поле двумя сталкивающимися черными прорехами — и получите гравитационные волны. Аккуратно настолько же, если вы толкнете сверхжидкость, вы произведете фононы — звуковые волны в самой сверхтекучей жидкости. Эти фононы рождают дополнительную силу в дополнение к гравитации, аналогичной электростатической могуществе между заряженными капельками. «Это важнецки, потому что у вас есть добавочная могущество поверх гравитации, при этом внутренне привязанная к беспроглядной материи», говорит Хоури. «Собственно это свойство среды из беспроглядной материи дает рост этой силе». Она могла бы объяснить диковинное поведение беспроглядной материи в галактических гало.

Еще одна частица беспроглядной материи


Охотники на темную материю ищут ее уже давненько. Их усилия были сосредоточены на настолько называемых легко взаимодействующих массивных частицах, или WIMP. WIMP были популярны, потому что эти частицы не всего могли бы объяснить большинство астрофизических наблюдений, однако и выходят натуральным образом из гипотетических расширений Стандартной модели физики частиц.
Тем не менее никто ввек не видал WIMP, и эти гипотетические расширения Стандартной модели также не показывались в экспериментах, к большому разочарованию физиков. С всяким новоиспеченным нулевым итогом перспективы мрачнеют все вяще, и физики все гуще рассматривают других кандидатов на темную материю. «В какой момент мы должны решить, что лаем не на то дерево?», задается спросом Стейси Макгох, астроном Университета Кейс Вестерн Резерв.
Частицы беспроглядной материи, какие подразумевает труд Хоури и Бережиани, безапеляционно не похожи на WIMP. WIMP должны быть будет массивными для фундаментальных частиц — образцово в 100 протонов массой. Чтобы сработал сценарий Хоури, частицы беспроглядной материи должны быть в биллион один воздушнее. Соответственно, во Вселенной их будет в миллиарды один вяще — и этого хватит, чтобы объяснить созерцаемые эффекты беспроглядной материи и достичь плотности, необходимой для образования сверхкритической жидкости. Кроме того, всегдашние WIMP не взаимодействуют между собой. Однако сверхтекучие частицы беспроглядной материи должны будут велико взаимодействовать.
Кратчайшим кандидатом изображает аксион, гипотетическая сверхлегкая капелька с массой, какая может быть в 10 000 триллионов триллионов один крохотнее массы электрона. По словам Чанды Прескод-Вайнштейн, физика-теоретика из Университета Вашингтона, аксионы могли бы теоретически конденсироваться в конденсат Бозе — Эйнштейна.
Однако типовой аксион не абсолютно удовлетворяет нужды Хоури и Бережиани. В их модели частицы должны испытывать большое отталкивающее взаимодействие между собой. Типические модели аксионов взаимодействуют легко и притягивающе. К слову, «я думаю, все полагают, что беспроглядная материя взаимодействует сама с собой на найденном уровне», говорит Тейт. Надобно всего понять, большое это или легкое взаимодействие.

В поисках космической сверхтекучести


Рецепт темной материи может включать сверхкритическую жидкость
Вытекающим шагом для Хоури и Бережиани станет выяснение того, будто проверить их модель — найти говорящую сигнатуру, какая могла бы отличить концепцию сверхкритической жидкости от обыкновенной мерзлой беспроглядной материи. Одна из возможностей: ураганы беспроглядной материи. В лаборатории вертящиеся сверхкритические жидкости порождают закрученные ураганы, какие продолжаются, не теряя при этом энергии. Гало сверхтекучей беспроглядной материи в галактике должны вертеться довольно бойко, чтобы создавать массивы ураганов. Если бы эти ураганы были довольно массивными, их можно было бы обнаружить непосредственно.
К сожалению, это маловероятно: заключительные компьютерные модели Хоури показывают, что ураганы в сверхтекучей беспроглядной материи будут «довольно хлипкими» и вряд ли будут существовать на самом деле. Он предполагает, что можно было бы использовать феномен гравитационного линзирования, чтобы увидеть какие-либо эффекты рассеяния, подобно тому будто кристалл рассеивает идущий сквозь него рентгеновский свет.
Астрономы также могли бы поискать косвенные доказательства того, что беспроглядная материя ведет себя будто сверхкритическая жидкость. С этой целью они будут изучать слияния галактик.
Скорость, с коей галактики сталкиваются между собой, определяется динамическим трением. Представьте массивное тело, идущее сквозь море частиц. Бездна частиц покрохотнее будут притянуты массивным телом. И поскольку всеобщий импульс системы не изменится, массивное тело надлежит капельку замедлиться, чтобы компенсировать это.
Это происходит, когда две галактики начинают сливаться. Если они подойдут довольно вблизи, гало их беспроглядной материи начнет проходить одно сквозь иное, и перегруппировка самосильно передвигающихся частиц приведет к динамическому трению, стягивая гало еще задушевнее. Этот эффект помогает галактикам сливаться и наращивает темпы слияния галактик по Вселенной.
Однако если бы гало беспроглядной материи было в состоянии сверхкритической жидкости, частицы двигались бы синхронно. И не было бы трения, роднящего галактики, им было бы тяжелее сливаться. Все это составило бы красноречивую картину: колебания интерференционных картин в распределении материи по галактикам.

Дозволительные чудеса


Алкая Макгох позитивно глядит к идее сверхтекучей беспроглядной материи, он признает, что пытаясь настолько усердно объединить важнейшее из обоих концепций, физики могут опамятоваться к «решению Негромко Браге». Датский астроном 16 века изобрел гибридную космологию, в коей Земля была фокусом Вселенной, однако все другие планеты вращались вкруг Солнца. Он попытался проложить черту между древней системой Птолемея и коперниканской космологией, какая в последнем итоге ее заменила. Вероятно, ученые упускают нечто фундаментальное. Однако идея стоит рассмотрения.
Тейт считает новую модель великолепной в круглом, однако алкал бы, чтобы она вяще конкретизировалась на микроскопическом уровне, до подобный степени, чтобы «мы могли все рассчитать и показать, почему все это работает настолько, будто надлежит работать. Надобно итого лишь несколько чудес», чтобы все восстало на свои места. Вероятно, эти чудеса вполне допустимы, однако он не уверен.
Алкая ученые экспериментировали со сверхтекучей жидкостью бессчетно десятилетий, физики частиц всего начинают в абсолютной мере осознавать полезность идей, выходящих из области физики конденсированных сфер. Соединив эту физику с гравитационной физикой, можно было бы разрешить давненько бушующий вопрос беспроглядной материи — и кто знает, какие еще прорывы нас ждут?
«Нужны ли мне сверхтекучие модели?Не абсолютно, — говорит Прескод-Вайнштейн. — Однако Вселенная может этим заниматься. Она может натуральным образом формировать конденсаты Бозе — Эйнштейна, будто и мазеры натуральным образом образуются в туманности Ориона. Нужны ли мне мазеры в космосе?Нет, однако они прикольные».
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо зайти на сайт под своим именем.

комментариев

Свежие новости

05:00
Второй этап соревнований по зимнему дрифту состоялся во Владивостоке
04:30
Как СМИ рассказывают о кандидатах в президенты
04:01
Виталий Мутко: Тема легионеров должна согласовываться с государственными органами
04:01
НХЛ. Маккиннон восстановился после травмы и сыграет с "Эдмонтоном"
04:01
Штегер – первый тренер Боруссии Д, не проигравший в 8 стартовых матчах бундеслиги
04:01
Игроки ПСЖ провели внутрикомандную беседу перед матчем с Реалом
04:00
НХЛ. Малкин набрал 70-е очко в сезоне. Видео
04:00
НХЛ. Панарин забросил 16-ю шайбу в сезоне. Видео
04:00
НХЛ. Как реагируют на неудачный ход матча. Истерика Райана Строма
04:00
Антон Заболотный: Чтобы пройти Селтик, Зениту нужно показать свой лучший футбол
04:00
Последние три гола Гамейро в примере забиты с передач Гризманна
04:00
НХЛ. Гол Холла принес "Нью-Джерси" четвертую победу подряд
03:00
Патриарх Кирилл попросил прощения у всех
03:00
В Лондоне прошла акция в поддержку геев Чечни
03:00
Роструд: на этой неделе россиян ожидает короткая рабочая неделя
03:00
В возрасте 95 лет умерла лингвист и академик РАН Нина Арутюнова
03:00
В РПЦ назвали метод избавления от гомосексуализма
02:31
НХЛ. Хенрик Лундквист – о поражении от "Филадельфии": "Это ужасно, просто ужасно"
02:31
Россия – Турция. Матч пройдет на Динамо или Локомотиве
02:30
Иньеста - Луис Энрике достойно бы заменил Конте
02:30
НХЛ. "Филадельфия" побеждает "Рейнджерс", но лишается вратаря. Видеообзор матча
02:30
Лучший бомбардир Црвены Боачи пропустит ответный матч с ЦСКА
02:30
Асенсио забил 6000-й гол Реала в примере
02:30
Чемпионат Италии. Милан одолел Сампдорию, Наполи победил СПАЛ
02:30
Поздравляем Беларусь и Украину с золотом Олимпиады! Качайте приложения Tribuna.com о белорусском и украинском спорте
02:30
НХЛ. "Колорадо" проиграл "Эдмонтону", несмотря на 36 сэйвов Варламова
02:30
Нью-Йорк (ATP). Андерсон выиграл первый титул за 2,5 года
01:00
Spaceflight Simulator — лучший космический симулятор для Android
00:00
Радикал застрял в двери во время нападения на Сбербанк в Киеве
22:30
Нужна ли нам интеллигенция
22:30
Александр Минкин ответит на вопросы читателей
22:30
Патриарх Кирилл назвал расстрел в Кизляре религиозной провокацией
22:30
Мадонна вновь взбудоражила фанатов голым фото
22:00
21:30
Трое детей погибли в Екатеринбурге при пожаре
21:30
Опубликована видеозапись стрельбы у церкви в Кизляре
21:01
Маурицио Сарри: Мы очень хорошо начали матч со СПАЛ, но так и не смогли убить интригу в этой встрече
21:01
Олимпиада-2018. Керлинг. Россия сыграет со Швейцарией и Данией, другие матчи
21:01
Доха (WTA). Квитова выиграла 2-й турнир подряд и вернется в Топ-10
21:00
НБА. Пол Джордж: Не собираюсь скакать по разным командами в течение всей карьеры
Больше новостей