Учени смятат, че са открили какво е съществувало преди Големия взрив

[scaner]

Учени смятат, че са открили какво е съществувало преди Големия взрив

Около 85% от цялата материя във Вселената остава невидима, избягвайки откриването от най-сложните съвременни научни инструменти.

Тъмната материя обърква физиците от почти век, тихо оформяйки невидимата рамка на нашата вселена. Невидима, но влияеща, тя осигурява гравитацията, необходима за запазване на цялостта на галактиките, определяйки тяхното движение и структура.

Около 85% от цялата материя във Вселената остава скрита, неоткриваема дори с най-добрата днешна технология. Забележително е, че учените подозират, че този мистериозен материал може да е съществувал дори преди Големия взрив.

През 30-те години на миналия век изследователите за първи път забелязват странности в движението на галактиките, което предполага, че нещо невидимо упражнява гравитационно привличане. Десетилетия по-късно изследванията на космическия микровълнов фон — остатъчното лъчение от раждането на Вселената — потвърждава значението на тъмната материя за оформянето на космическата еволюция.

Основополагащо проучване на колаборацията "Планк" през 2018 г. разкрива, че тъмната материя съставлява приблизително 27% от общата енергия на Вселената. За сравнение, обикновената материя – материята на планетите, звездите и нас – представлява само 5%.

Десетилетия учените се опитват да разберат какво може да представлява тъмната материя. Според суперсиметрията, популярна теория във физиката на елементарните частици, има частица "партньор" за всяка известна частица, като потенциално предлага улики за идентичността на тъмната материя.

Частиците в Стандартния модел съставят вътрешния кръг. Техните суперсиметрични партньори съставят външния пръстен. Според една теория на базата на идеята за суперсиметрията фермионите и бозоните могат да бъдат разглеждани като част от едно семейство, наречено супермултиплет, притежаващо определена симетрия. Този супермултиплет описва частици, които се движат в суперпространството - разширение на обикновеното четиримерно пространство-време, към което се добавя съвсем необикновено измерение. Оказва се, че ако супермултиплетът се завърти в това суперпространство, бозоните ще се превърнат в фермиони и обратно. С други думи, бозоните и фермионите са само проекции в нашия обикновен свят на единен обект, подвизаващ се в суперпространството. Кредит: businessinsider

По тази теория слабо взаимодействащите масивни частици или WIMP са станали водещи кандидати за тъмна материя. Тези хипотетични частици почти не взаимодействат с обикновената материя, но експериментите под земята и в ускорителите на частици биха могли да ги открият.

Въпреки значителните усилия, WIMP остават неуловими. Експерименти като DAMA съобщават за сигнали, вероятно свързани с тъмната материя, но тези съобщения са противоречиви. Опитите на други проекти, като COSINE-100, не дават ясни доказателства за потвърждаване на резултатите на DAMA.

Мощните сблъсъци на частици в Големия адронен колайдер също се оказаха напразни, без да открият признаци на прогнозираните от теорията на суперсиметрията частици. С тази липса на доказателства, най-простите теории, базирани на WIMP, сега са изправени пред сериозни съмнения.

Една такава новаторска идея е теорията за "тъмния Голям взрив" (DBB - Dark Big Bang), предложена през 2023 г. от Катрин Фрийз (Katherine Freese) и Мартин Уинклер (Martin Winkler) от Тексаския университет в Остин. За разлика от традиционния Голям взрив, който обяснява раждането на обикновената материя, DBB предполага, че тъмната материя е възникнала в резултат на отделно събитие.

Този втори Голям взрив, настъпил известно време след първия, би генерирал тъмна материя чрез разпадане на квантово поле, уловено в състояние на фалшив вакуум.

В този модел ранната Вселена се е състояла от два сектора: видим сектор, изпълнен с познатите ни частици и сили, и тъмен сектор, който е останал студен и отделен. В крайна сметка тъмният сектор претърпява свой собствен фазов преход, аналогичен на горещия Голям взрив във видимия сектор.

Този преход довежда до термична баня от тъмни частици, управлявана от уникален набор от физични закони. Моделът на DBB е особено гъвкав, тъй като може да приеме широк диапазон от маси на частиците на тъмната материя - от леки като няколко keV до тежки като 10¹² GeV.

Това, което отличава модела на DBB, е потенциалът му да оставя наблюдаеми следи. Фазовият преход в тъмния сектор би могъл да генерира гравитационни вълни - пулсации в тъканта на пространство-времето. Тези вълни биха се различавали от тези, които се получават при сливане на черни дупки или сблъсъци на неутронни звезди, и биха могли да бъдат открити от обсерватории от следващо поколение.

По-специално, нискочестотните гравитационни вълни, откриваеми от пулсарните тайминг масиви PTA (pulsar timing array), като например Международния пулсарен тайминг масив (IPTA - International Pulsar Timing Array) и Квадратнокилометровия масив (SKA - Square Kilometer Array), биха могли да предоставят решаващи доказателства за DBB.

Неотдавнашната работа на Козмин Илие (Cosmin Ilie), доцент по физика и астрономия в университета Колгейт, и Ричард Кейси (Richard Casey), старши студент по физика, прецизира допълнително теорията за DBB. Тяхното изследване изследва нови пространства от параметри за тунелното поле на тъмния сектор, като идентифицира сценарии, които съответстват на съществуващите космологични наблюдения.

Тези сценарии предвиждат не само правилното количество на тъмната материя, но и гравитационно-вълновите сигнали, които скоро биха могли да бъдат в обсега на експериментите на PTA.

"Откриването на гравитационни вълни, генерирани от тъмния Голям взрив, би могло да осигури решаващи доказателства за тази нова теория на тъмната материя", заявява Илие. Такова откриване би било революционно, предлагайки първото пряко доказателство за различния произход на тъмната материя.

Мъртвите звезди, наречени пулсари (на илюстрацията), излъчват снопове радиовълни, които преминават покрай Земята като по часовник. Предполага се, че гравитационните вълни от двойки свръхмасивни черни дупки (горе вляво) разкъсват тъканта на пространство-времето и променят времето на пулсарите. Кредит AURORE SIMONET FOR THE NANOGRAV COLLABORATION

Откриването на фонови гравитационни вълни през 2023 г. от колаборацията NANOGrav, част от IPTA, добавя интригуващо измерение към тези изследвания. Въпреки че точният източник на тези вълни остава несигурен, те потенциално биха могли да съответстват на прогнозите на модела на DBB.

Освен значението си за тъмната материя, теорията DBB предлага нова перспектива за ранната Вселена. Традиционно космологията работи с предположението, че цялата материя, тъмна или друга, е възникнала от едно и също събитие.

Идеята за вселена с двоен произход оспорва това схващане, като предполага по-сложно взаимодействие на сили и полета в ранната фаза на Вселената. Ако се потвърди, моделът DBB може да промени разбирането ни за космическата еволюция - от формирането на първите галактики до едромащабната структура на Вселената.

Търсенето на тъмната материя е основен стълб на съвременната физика, който стимулира напредъка в технологиите и теорията. Експериментите за директно откриване, като тези, провеждани дълбоко под земята, продължават да разширяват границите на чувствителността, като се стремят да уловят мимолетни взаимодействия между частиците на тъмната материя и обикновената материя.

Междувременно астрофизичните наблюдения - от космическия микровълнов фон до кривите на въртене на галактиките - предоставят косвени, но убедителни доказателства за гравитационното влияние на тъмната материя. Моделът DBB, със своите уникални прогнози и проверими последствия, добавя нов мощен инструмент към този арсенал.

С напредването на възможностите за наблюдение перспективата за откриване на гравитационни вълни от DBB става все по-правдоподобна. Проекти като SKA, които се очаква да бъдат пуснати в действие през следващото десетилетие, обещават безпрецедентна чувствителност към нискочестотни гравитационни вълни. Тези усилия биха могли най-накрая да повдигнат завесата на мистериозния произход на тъмната материя, отговаряйки на въпроси, които озадачават учените от поколения.

Справка:

Dark Matter Production during Warm Inflation via Freeze-In; Katherine Freese, Gabriele Montefalcone and Barmak Shams Es Haghi; Phys. Rev. Lett. 133, 211001; DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.211001

Dark matter and gravitational waves from a dark big bang; Katherine Freese and Martin Wolfgang Winkler; Phys. Rev. D 107, 083522; DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.107.083522

Dark sector tunneling field potentials for a dark big bang; Richard Casey and Cosmin Ilie; Phys. Rev. D 110, 103522; DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.110.103522

Източник: Scientists think they discovered what existed before the Big Bang, The Brighter Side of News

 

[Кибик]

Моята любимка е леко скептична да кажем така.

 

 

[Gravity]

Преди 1 час, Кибик said:

Моята любимка е леко скептична да кажем така.

 

Тя не каза нещо конкретно относно тази статия!

[ДеДо Либен]

Преди 1 час, Gravity said:

Тя не каза нещо конкретно относно тази статия!

То и заглавието на статията не кореспондира със съдържанието , ама карай да върви.

цитат - ,,Една такава новаторска идея е теорията за "тъмния Голям взрив" (DBB - Dark Big Bang), предложена през 2023 г. от Катрин Фрийз (Katherine Freese) и Мартин Уинклер (Martin Winkler) от Тексаския университет в Остин. За разлика от традиционния Голям взрив, който обяснява раждането на обикновената материя, DBB предполага, че тъмната материя е възникнала в резултат на отделно събитие.

Този втори Голям взрив, настъпил известно време след първия, би генерирал тъмна материя чрез разпадане на квантово поле, уловено в състояние на фалшив вакуум."

п.с.иначе , идеята че и Черния Биг Банг има значение  звучи добре.

[Кибик]

Напротив, точно за тази теория говори и за гравитационните вълни от вторичния голям взрив. Трябва да се спомене, че другарката Хосенфелдер е привърженик на теорията за "modified newtonian dynamics" или MOND за обясняване на галактическите механики, там няма нужда от тъмни материи и тем подобни патерици за обяснение на наблюденията. 

И според мен има право. Търсиха ги тия WIMP частици под дърво, камък и всичко останало и нищо. Вместо да адресират този проблем, че какви са тези частици, дето никой не може да ги открие, те правят някакъв модел, мойто би могъл евентуално да нагласи някакви математики за някакви гравитационни вълни, които и да ги открият, кой знае на какво друго може да се дължат. А и дайте ми малко милиарди да построя нов колайдер.

Фундаменталните изследвания напоследък във физиката са малко несериозни и смешни даже, нещата станаха такива някъде около струнната теория ми се струва. Там за първи път се нацвъкаха единайсе измерения, някакави математаически Калаби Яута с 10 на 500 степен конфигурации, всяка от които поражда отделни вселени, никоя от които разбира се не може да се наблюдава и оттам май нещата тръгнаха наобратно: Първо се търси някакъв експеримент, който може да се направи и после се нагласява теория, която с някой математически фокус покус би могла евентуално да кандистаства да обясни някакъв проблем.

Другарката Хосенфелдер ги приказва тези неща във видеото от: 4мин 45сек.

 

 

 

 

 

[gmladenov]

Преди 20 минути, Кибик said:

Другарката Хосенфелдер ...

Аз я харесвам. Тя е единствената, която се осмелява да критикува физиците и да нарича разработките им
"математическа белетристика" (mathematical fiction).

Горната теория за "тъмния Голям взрив" е поредната белетристика/фикция.

[Станислав Янков]

Това е решение, което е повсеместно, отнася се за цялата Вселена, а съществуват галактики, при които отсъства тъмна материя. Ако ставаше дума за решение извън галактиките, което да се отнася за цялата Вселена - нямаше да има галактики без тъмна материя.

[Кибик]

Преди 51 минути, Станислав Янков said:

Това е решение, което е повсеместно, отнася се за цялата Вселена, а съществуват галактики, при които отсъства тъмна материя. Ако ставаше дума за решение извън галактиките, което да се отнася за цялата Вселена - нямаше да има галактики без тъмна материя.

много добър аргумент.

[Станислав Янков]

Преди 1 минута, Кибик said:

много добър аргумент.

Не разбирам достатъчно, за да съм категоричен, но всички решения, които не започват с анализ на разликите между галактиките със и без тъмна материя са по-скоро интересни и екзотични и едва ли са категоричното, работещо решение, което се търси. Дори да има своето място в общите вселенски закономерности, по-вероятно е решението на въпроса с тъмната материя да се крие някъде в рамките на самите галактики. Това от статията сякаш се мъчи да подкрепи суперструнния подход.

[Skubi]

Йоан 1

Bulgarian Bible

1 В началото бе Словото; и Словото беше у Бога; и Словото бе Бог.

² То в началото беше у Бога.

³ Всичко това чрез Него стана; и без Него не e станало нищо от това, което е станало.

Интересно в оригиналният /гръцки, иврички/ как пише? Слово или глагол .

 

[ДеДо Либен]

Преди 4 часа, Skubi said:

Йоан 1

Bulgarian Bible

1 В началото бе Словото; и Словото беше у Бога; и Словото бе Бог.

² То в началото беше у Бога.

³ Всичко това чрез Него стана; и без Него не e станало нищо от това, което е станало.

Интересно в оригиналният /гръцки, иврички/ как пише? Слово или глагол .

 

На гръчки пише Логос , на иврички - нищо.

[Станислав Янков]

Преди 5 часа, Skubi said:

Интересно в оригиналният /гръцки, иврички/ как пише? Слово или глагол .

Някъде го дават като Логос (Слово) и значи различни неща. В класическата Гръцка философия се отнася за универсалната божествена логика. Логосът е една вечна и непроменлива истина, съществуваща от времето на творението. Логос също означава „Логика“,  „План“ или „Идея“, които създаваме с разсъжденията си. Чрез Словото всичко стана… Значи всичко е станало според принципите, планът и идеите на Бог, когато имаме предвид библейските текстове. Света не е съществувал, а е бил само в идеите и мислите на Бог. Бог започва да разсъждава, създава „Логически План“ според неговите абсолютни Принципи и Закони. След това отнема милиарди години докато този план, „Логос“, постепенно се развие и стане реалност. Такива са някои от тълкуванията. На всичко отгоре на български често превеждат Логос като „Наука“. Хераклит я използвал в тази насока, но по-скоро, като „Принципи“ (Научни принципи и закони) - „Принципите“ в божията логика и план (Словото). Тоест - няма никакъв проблем тълкуванията да достигнат до науката (гърците всичко свързвали с философията, основата и първообраза на днешната науката), а и представата за самия Голям взрив като начало на Всичко (на Вселената) е вдъхновена от религиозни съображения. Разбира се някакъв невъобразим "взрив" трябва да е имало, реликтовото лъчение няма от какво друго да дойде, но нещата с началото може да са много по-нееднозначни (проблемите със сведенията от телескопа "Джеймс Уеб").

Редактирано Март 29 от Станислав Янков

[Станислав Янков]

Ето една спекулация, която се доближава много-много близо до моята лаическа спекулация за четири реални пространствени измерения вместо само три или пространство-време (три пространствени и едно времево измерение).

(PDF) Ockham's Razor Principle: a new framework for defining symmetries and asymmetries in Nature?