На этой диаграмме показаны изменения в скорости расширения Вселенной с момента её зарождения, произошедшего 15 миллиардов лет назад. Чем меньше кривая, тем больше скорость расширения. Кривая заметно изменилась на участке, соответствующем периоду примерно в 7,5 млрд лет назад, когда объекты во Вселенной стали разлетаться быстрее. Астрономы предполагают, что более высокая скорость расширения возникает под воздействием загадочной тёмной силы, которая разделяет галактики. (Изображение: Ann Feild via NASA / STSci) | Epoch Times Россия
На этой диаграмме показаны изменения в скорости расширения Вселенной с момента её зарождения, произошедшего 15 миллиардов лет назад. Чем меньше кривая, тем больше скорость расширения. Кривая заметно изменилась на участке, соответствующем периоду примерно в 7,5 млрд лет назад, когда объекты во Вселенной стали разлетаться быстрее. Астрономы предполагают, что более высокая скорость расширения возникает под воздействием загадочной тёмной силы, которая разделяет галактики. (Изображение: Ann Feild via NASA / STSci)

Учёные ищут тёмную энергию — пятую силу

Гравитационный эффект, вызванный тёмной энергией, отталкивает предметы друг от друга и ускоряет расширение Вселенной
Автор: 28.09.2021 Обновлено: 28.09.2021 12:36
Новое исследование, проведённое учёными Кембриджского университета и опубликованное в журнале Physical Review D, предполагает, что некоторые необъяснимые результаты эксперимента XENON1T, проходившего в подземной лаборатории Гран Сассо в Италии, могли быть следствием действия не тёмной материи, для обнаружения которой был разработан эксперимент, а тёмной энергии.

Исследователи построили физическую модель, чтобы объяснить результаты, которые, возможно, возникли из-за скопления частиц тёмной энергии, появившихся в области Солнца под воздействием сильных магнитных полей. Для подтверждения этого предположения потребуются дальнейшие эксперименты. Учёные говорят, что их исследование станет важным шагом для обнаружения тёмной энергии.

Тёмная энергия заставляет Вселенную расширяться с большой скоростью

Всё, что видят наши глаза в небе и в повседневной жизни, от муравьёв до синих китов, от крошечных лун до массивных галактик, составляет менее 5% массы всей Вселенной. А остальное — темнота. Около 27% составляет тёмная материя, или невидимая сила, удерживающая галактики и космическую сеть, а 68% — тёмная энергия, которая заставляет Вселенную расширяться с большой скоростью.

Доктор Санни Вагноцци из Кембриджского института космологии им. Кавли, один из авторов статьи, сообщил: «Несмотря на то, что и тёмная материя, и тёмная энергия невидимы, мы знаем о тёмной материи намного больше. О её существовании предполагали ещё в 1920-х гг., а тёмная энергия была открыта только в 1998 г. Крупномасштабные эксперименты, подобные XENON1T, планируются для непосредственного обнаружения тёмного вещества, поиска признаков того, что тёмная материя взаимодействует с обычной. А вот тёмную энергию обнаружить гораздо труднее».

Для обнаружения тёмной энергии учёные обычно ищут гравитационные взаимодействия: то, как гравитация притягивает объекты. И в самых больших масштабах гравитационный эффект, вызванный действием тёмной энергии, отталкивает предметы друг от друга и ускоряет расширение Вселенной.

Результаты эксперимента XENON1T, проведённого около года назад, показали неожиданный сигнал или превышение ожидаемого фона. Лука Визинелли, исследователь из Национальной лаборатории Фраскати в Италии и соавтор исследования, сказал:

«Такие эксцессы часто случаются, но иногда они приводят к фундаментальным открытиям. Мы смоделировали ситуацию, в которой источником такого сигнала выступает тёмная энергия, а не тёмная материя, для обнаружения которой изначально был задуман эксперимент».

Ранее самым популярным объяснением было указание на взаимодействие с аксионами — гипотетическими, чрезвычайно лёгкими частицами, образующимися на Солнце. По словам учёного, это объяснение не соответствует и противоречит их наблюдениям. Требуемое для объяснения сигнала XENON1T количество аксионов резко изменило бы эволюцию звёзд, гораздо более тяжёлых, чем Солнце.

Учёные пока ещё далеки от полного понимания тёмной энергии, но большинство физических моделей тёмной энергии указывает на существование пятой силы. Во Вселенной имеются четыре фундаментальные силы, и всё, что нельзя объяснить действием одной из них, иногда объясняют проявлением неизвестной пятой силы.

На этом изображении показано распределение тёмной материи, галактик и горячего газа в ядре, в котором сливается скопление галактик Abell 520. Результат может бросить вызов основным теориям существования тёмной материи.

Исследователи знают, что теория гравитации Эйнштейна хорошо работает в локальной Вселенной. Таким образом, любая пятая сила, связанная с тёмной энергией, нежелательна и должна быть скрыта или экранирована, когда речь идёт о малых масштабах, и может работать только в больших масштабах, при этом ускорение Вселенной нельзя объяснить теорией гравитации Эйнштейна. Многие модели тёмной материи оснащаются защитными механизмами, которые динамически скрывают пятую силу.

Вагноцци с соавторами разработал физическую модель, в которой использовался тип экранирования, известный как хамелеонный скрининг, чтобы показать, что частицы тёмной энергии, образованные в сильных магнитных полях Солнца, могут объяснить избыток, обнаруженный XENON1Т.

Учёный пояснил: «Наш хамелеонный скрининг останавливает производство частиц тёмной энергии в плотных объектах, избегая проблем, с которыми сталкиваются солнечные аксионы. Это позволяет отделить процессы, которые происходят в локальной плотной вселенной, от тех, что происходят в самых больших масштабах, где плотность очень низкая».

Исследователи использовали модель, чтобы показать, что произойдёт в детекторе, если тёмная энергия образуется в области Солнца, называемой тахоклином, где магнитные поля очень сильные.

Вагноцци продолжил: «Удивительно, что этот избыток мог быть вызван тёмной энергией, а не тёмной материей. Когда вещи так сходятся, это действительно особенное явление».

Расчёты учёных показывают, что такие эксперименты, как XENON1T, которые предназначены для обнаружения тёмной материи, также подойдут для обнаружения тёмной энергии. Однако, по словам Визинелли, первоначальный вывод ещё нуждается в убедительном подтверждении:

«Сначала мы должны узнать, что полученный результат не был случайностью. Если в ходе эксперимента XENON1T действительно получены закономерные результаты, можно ожидать, что в будущих экспериментах вновь будет получен подобный сигнал, который, возможно, будет ещё сильнее».

Если сигнал был результатом действия тёмной энергии, то предстоящая модернизация эксперимента XENON1T, а также проведение подобных экспериментов, таких как LUX-Zeplin и PandaX-xT, позволят в течение следующего десятилетия напрямую обнаружить существование тёмной энергии.

Предоставлено Кембриджским университетом

Источник: nspirement.com

Комментарии
Уважаемые читатели,

Спасибо за использование нашего раздела комментариев.

Просим вас оставлять стимулирующие и соответствующие теме комментарии. Пожалуйста, воздерживайтесь от инсинуаций, нецензурных слов, агрессивных формулировок и рекламных ссылок, мы не будем их публиковать.

Поскольку мы несём юридическую ответственность за все опубликованные комментарии, то проверяем их перед публикацией. Из-за этого могут возникнуть небольшие задержки.

Функция комментариев продолжает развиваться. Мы ценим ваши конструктивные отзывы, и если вам нужны дополнительные функции, напишите нам на [email protected]


С наилучшими пожеланиями, редакция Epoch Times

Упражения Фалунь Дафа
ВЫБОР РЕДАКТОРА