Большой взрыв и расширение Вселенной!

[Афанасьев]

Новая модель темной материи

Михаил Медведев, профессор физики и астрономии университета Канзаса и выпускник МФТИ 1993 года, предложил новую модель темной материи под названием дублированная «мультикомпонентная аромат-смешанная темная материя». Его работа упомянута даже на обложке Physical Review Letters — самого престижного журнала о физических исследованиях.
Теория Медведева основывается на поведении элементарных частиц, которые наблюдались или были предсказаны. В соответствии с самой распространенной сегодня теорией элементарных частиц, Стандартной моделью, элементарные частицы — кварки, лептоны и калибровочные бозоны — это строительные блоки атома. Свойства «ароматов» кварков и лептонов подвержены колебаниям, поскольку они могут комбинироваться при явлении так называемого смешивания ароматов.
В обычной жизни каждая частица или атом имеют определенную массу. Частица со смешанным ароматом загадочна: у нее одновременно несколько масс, и это влечет к необычным и занимательным эффектам. Медведев сравнивает смесь ароматов с белым светом, который содержит несколько цветов и может создавать радугу: если бы белый был некоторым ароматом, то красный, зеленый и синий были бы различными массами, которые смешиваются, чтобы получить белый. Кандидаты в темную материю также предположительно имеют смешанные ароматы как нейтралино, аксионы и стерильные нейтрино.
«Наши результаты показывают, что двухкомпонентная модель темной материи, основанная на смешивании ароматов разрешает сразу все наиболее трудные вопросы ранее принятой теории», сказал Михаил Медведев.
http://lomonosov-msu.ru/rus/news/67626.html

[Афанасьев]

Сколько "ароматов" у темной материи?

Сразу две проблемы описания поведения темной материи решают модельные расчеты взаимодействия смешанных частиц, произведенные профессором Михаилом Медведевым из Университета Канзаса (США).
Это проблема каспов - расхождения плотности холодной темной материи в центре гало, а также проблема несоответствия количества наблюдаемых темных гало тому, что сулит Космологическая Стандартная Модель.
Элементарные частицы в одном из приближений делятся на простые или однокомпонентные частицы, например, электрон, и на более сложные или смешанные, например, нейтрино. Когда рождается нейтрино, про него можно сразу сказать - родилось ли электронное, мюонное или тау-нейтрино. Но ответить на вопрос - какова масса родившейся частицы - гораздо сложнее. Нейтрино невозможно приписать определенную массу, она выражается в вероятностном соотношении трех массовых состояний. Идею комбинированных нейтрино и их осцилляций (превращений из одного в другое) предложил в 50х годах советский физик итальянского происхождения Бруно Понтекорво.
"Смешанные частицы представляют собой комбинацию нескольких массовых состояний, так как их поведение описывается волновой функцией. Представим, что у нас есть оси х и у, в одном случае частица имеет одну массу, и она отложена по одной оси, в другом случае - другую, которая откладывается по другой оси. Так происходит и в случае с нейтрино", - комментирует Михаил Медведев.
В целом масса нейтрино очень мала, поэтому они всегда рождаются релятивистскими. При этом практически все аналитические задачи о поведении нейтрино и других частиц подобного типа, когда они движутся с релятивистскими скоростями, уже решены. Но вопросом, что будет, если нейтрино или какая-то другая смешанная частица будет двигаться со скоростями много меньше скорости света, никто не задавался.
Михаил Медведев: "В этом случае массовые состояния будут двигаться с разной скоростью и физически друг от друга разбегутся. И если в то время, когда эти состояния находятся в разных местах, произойдет взаимодействие, например, рассеяние в результате столкновения с другой частицей, то вследствие него создадутся все три состояния. То есть произойдет конверсия из одного состояния во все остальные".
Так происходит потому, что в результате взаимодействия волновая функция частицы переходит из массового состояния в состояние с определенным "ароматом", как если бы рождалась новая частица, (в случае нейтрино "аромат" определяется тем, какое это нейтрино - электронное, тау- или мюонное) - а это снова три массовых состояния. И путем последовательных столкновений - "рассеять - подождать пока разбегутся" - можно полностью изменить начальный набор массовых состояний.
Логическое продолжение полученного вывода следующее. Дело в том, что многие кандидаты в частицы темной материи являются смешанными. Например, нейтралино - смесь четырех составляющих (зино, фотино и двух типов хиггсино), есть и другие, более экзотические примеры. И если частицы темной материи хоть немного друг с другом сталкиваются, то картина крупномасштабной структуры Вселенной несколько изменится.
"Все, что находится на больших масштабах - галактики, их скопления, большие филаменты, которые любят изображать на картинках, все это останется на месте. Изменится структура Вселенной на очень маленьких масштабах - порядка килопарсека. И эти изменения вполне могут решить основные на сегодняшний день проблемы холодной темной материи", - делится профессор Медведев.
Первая проблема связана с тем, что согласно Космологической Стандартной модели, количество темных гало (а конкретно, темных гало малой массы), то есть гравитационно-связанных комков, которые являются основой для формирования карликовых галактик, примерно в 30 раз больше, чем может быть идентифицировано на сегодняшний день. Если частицы темной материи как минимум двухкомпанентны, и при этом возможны их столкновения, то теоретическое количество темных гало значительно уменьшается, приближаясь к наблюдаемому.
Вторая проблема носит название проблемы каспов. Она заключается в том, что согласно расчетам, плотность темной материи в центре гало стремится к бесконечности, образуя на соответствующем графике так называемый касп (от англ. cusp - острый выступ), в то время как во Вселенной каспы не обнаруживаются. В случае со столкновительной многокомпонентной темной материей профиль плотности центра галактик получается значительно более плоским.
http://www.portalnano.ru/news/read/2166

[Pegas]

Сколько "ароматов" у темной материи?

Вторая проблема носит название проблемы каспов. Она заключается в том, что согласно расчетам, плотность темной материи в центре гало стремится к бесконечности, образуя на соответствующем графике так называемый касп (от англ. cusp - острый выступ), в то время как во Вселенной каспы не обнаруживаются. В случае со столкновительной многокомпонентной темной материей профиль плотности центра галактик получается значительно более плоским.
http://www.portalnano.ru/news/read/2166

Удивительное утверждение о многокомпонентности ТМ, да еще её плотность стремиться к бесконечности (так и БВ быть "можно" в гало галактики, в какой, во всех или с особым ароматом), но вот беда , теория теорией , а ТМ так и остаётся темной, ну никак не желает раскрыться. В пределах Млечного пути её точно нет. Фантазии у М. Медведева не занимать, только могу пожелать ему удачи и перебраться в Москву в РАН, все- таки Михаил, да ещё усилен Медведевым, или на чужбине лучше думается? Вот, такой я злыдень.

[Александр]

Полезно:
viewtopic.php?f=7&t=4825

[Афанасьев]

Такие заголовки:

Космическая пыль нанесла удар по теории о начале Вселенной

журналисты придумывают исключительно для создания эффекта.
Суть статьи сводится только к следующему:

Этот факт нанес еще один удар по сенсационным результатам BICEP2.

Мы это уже обсуждали вот здесь (пост от 23 августа):
viewtopic.php?f=4&t=3448&start=1260
Цитата оттуда:

Самое простое и очевидное объяснение, почему этого не произошло, — результаты коллаборации BICEP2 (обнаружение следов первичных гравитационных волн по поляризации РИ) ошибочны.

Думаю, что ТБВ скоро прикажет "долго жить", а инфляционная модель претерпит значительные изменения.

Владимир, а как это понимать: инфляция была, а БВ не было?
Интересно, какая теория Вас бы устроила, теория вечной и бесконечной Вселенной?
Если такая теория возникнет, это будет означать, что космологи весь 20-й и начало 21-го веков работали зря!

[Pegas]

Именно, "теория вечной и бесконечной Вселенной". Даже не сомневаюсь в истинности такой "формулы", считая её пространственно-временной математической категорией.
Закон гармонии это фундамент мироздания или Вселенной. Только человек, с особой исключительностью ума и величием (самостью) умышленно вторгается в природу, нарушая её гармоничное развитие, за что и поплатится, когда? - не знаю. Почему инфляционная модель не может быть без взрыва (взрыв скоротекущий процесс, спонтанный), но преобразования могут протекать интенсивно без взрывного эффекта. Я не имею ввиду эффект сверхновой, её физику не переношу на всю Вселенную, но взрыв всей Вселенной???

[Афанасьев]

Именно, "теория вечной и бесконечной Вселенной". Даже не сомневаюсь в истинности такой "формулы".

Владимир, как я люблю с Вами дискутировать! Наша дискуссия похожа на споры богословов о символе веры на первых Вселенских Соборах.

Закон гармонии это фундамент мироздания или Вселенной.

Закон гармонии тоже нарушается, об этом хорошо Ф.И.Тютчев написал:
. . .
Откуда, как разлад возник?
И отчего же в общем хоре
Душа не то поет, что, море,
И ропщет мыслящий тростник?

И от земли до крайних звезд
Всё безответен и поныне
Глас вопиющего в пустыне,
Души отчаянной протест?

Только человек, с особой исключительностью ума и величием (самостью) умышленно вторгается в природу, нарушая её гармоничное развитие, за что и поплатится, когда? - не знаю.

Что человек нарушил за пределами планеты Земля? Да и те изменения в экологии, которые связаны с деятельностью человека, не идут ни в какое сравнение с возможными последствиями падения на Землю астероида.

Я не имею ввиду эффект сверхновой, её физику не переношу на всю Вселенную, но взрыв всей Вселенной???

Взрыв сверхновой – это, действительно, взрыв, БВ – это не взрыв, а акт творения. Вселенная сначала родилась, а потом в результате инфляции расширилась до гигантских размеров.

[Pegas]

Человек не есть оторванное от Вселенной, а её частица. Неизвестно, сколько вреда приносит Вселенной она.
А сколько вреда человеку может принести болезнетворная частица, попавшая внутрь Вселенной, имею ввиду человека.
Бывает она тотально воздействует, разрушая истоки жизни.

[Афанасьев]

Человек не есть оторванное от Вселенной, а её частица. Неизвестно, сколько вреда приносит Вселенной она.

Владимир, Вы имеете в виду учение о ноосфере?
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0 ... 1%80%D0%B0
Не знаю, как в этой теории решалась проблема зла. Это опять ваш любимый русский космизм.

[Александр]

Да, дискуссию наших Владимиров я читаю всегда с колоссальным удовольствием

[Pegas]

Владимир! Вы абсолютно правильно подметили о моих предпочтениях: "Русский космизм" - это же высший пилотаж в пространстве-времени. А. Чижевский разве не величина в научном мире. Не умоляю достижения космологической науки, но настойчиво убеждать в том, чего обнаружить не удается, удивляет и, вместе с тем, отторгает от подобного утверждения. ТЭ так много (75%) и такая загадочная материя имеет приоритет по массе во Вселенной в сравнении с видимой и невидимой, но фиксируемой материей - это же явный парадокс.

[Афанасьев]

"Русский космизм" - это же высший пилотаж в пространстве-времени. А. Чижевский разве не величина в научном мире.

На мой взгляд, русские космисты, и А.Чижевский в их числе, занимались наукой еще до революционных открытий в астрономии второй половины 20-го века, и им было тесно в рамках классической, еще ньютоновской, картины мира, которая, кстати, уже на их глазах начала рушиться, поэтому они создавали свою картину мира, часто основанную только на интуиции и очень вольной интерпретации фактов. Очень может быть, что русским космистам было бы тесно и в рамках сегодняшней научной картины мира, и их не удовлетворили бы теории современных космологов.
Я думаю, что время мыслителей-одиночек, живущих в российской глубинке и пытающихся осмыслить устройство мироздания, безвозвратно ушло. Сейчас наука делается коллективами ученых всего мира в процессе свободного обмена информацией.

Не умоляю достижения космологической науки, но настойчиво убеждать в том, чего обнаружить не удается, удивляет и, вместе с тем, отторгает от подобного утверждения.

Наука не «настойчиво убеждает», а пытается объяснить наблюдаемые факты.

ТЭ так много (75%) и такая загадочная материя имеет приоритет по массе во Вселенной в сравнении с видимой и невидимой, но фиксируемой материей - это же явный парадокс.

Владимир, так в парадоксальном мире жить интересней, чем в мире Ньютона и Лапласа, где можно было с помощью системы дифференциальных уравнений описать все, что угодно, а потом смотреть на небо и восхищаться величием человеческого разума.

Звездное небо — и Кант!
Законы миров — и Лаплас!
На землю глядит великан
Аргусом в тысячу глаз.

[Pegas]

Владимир, я восхищаюсь величием человеческого разума, особенно в фантастических возможностях информационно-коммуникативных технологий.
Как это делается с инженерной т.з., честно, в моём уме не укладывается. В области познания мироздания пока далеко не продвинулись. Всё опираемся на теоретиков космологии 19-20 века, считая их догматы в устройстве мироздания незыблемыми. ТМ и ТЭ устаревшая песня на слух, а нот до сих пор не написали.

[Афанасьев]

В области познания мироздания пока далеко не продвинулись.

Владимир, я с Вами не соглашусь – мы очень много знаем о мироздании.

Всё опираемся на теоретиков космологии 19-20 века, считая их догматы в устройстве мироздания незыблемыми.

Современная космология началась с работ А.Фридмана 20-х годов 20-го века.

ТМ и ТЭ устаревшая песня на слух, а нот до сих пор не написали.

Песня о ТМ, действительно, старая – она началась в 30-е годы с идеи Ф.Цвикки о скрытой массе, но есть надежда, что в ближайшие годы проблема решится.
Понятие ТЭ появилось только 15 лет назад. Здесь все сложнее - разгадки, может быть, придется ждать очень долго.

[Pegas]

Владимир, Вы как всегда вы высоте (без преувеличения). Прекрасный комментарий к посту.
Спасибо.

[Афанасьев]

Черные дыры не существуют?

Лаура Мерсини-Хоутон, профессор из Университета Северной Каролины, доказала математически, что черные дыры не могут образовываться. Она считает, что звезды коллапсируют под действием собственной гравитации, и это приводит к появлению излучения Хокинга, но испуская излучение, звезда также теряет массу. Теряет так много, что когда она сжимается, плотности для образования черной дыры уже недостаточно.
http://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi ... &news=6558

[Афанасьев]

Я так понял суть исследования Мерсини-Хоутон: ей удалось создать математическую модель коллапса звезды-гиганта с учетом излучения Хокинга, которое представляет из себя два потока частиц, рождающихся из вакуума и разделяемых гравитационным полем – поток с положительной энергией улетает от звезды, поток с отрицательной энергией падает на звезду. У нее получилось, что потеря массы звезды, вызванная падающим потоком, столь значительна, что черная дыра не образуется.
Позволю себе кое-какие соображения:
1) Разумеется, нужно дождаться признания этого результата специалистами (что очень проблематично, потому что придется отказываться от ставших уже классическими представлений об эволюции звезд).
2) Если бы этот результат подтвердился, лично я был бы очень рад, так как считаю, что черные дыры, как результат звездной эволюции, вероятнее всего, не существуют (а могут существовать, например, кварковые звезды).
3) Сверхмассивные черные дыры в центрах галактик, возможно, являются первичными черными дырами, и образовались на самых ранних стадиях формирования Вселенной.
4) В статье из приведенной ссылки утверждается, что этот результат ставит под сомнение теорию БВ, потому что якобы Вселенная по этой теории родилась из сингулярности, а последняя не могла образоваться, но в инфляционной теории нет никакой сингулярности – Вселенная рождается из ложного вакуума, в результате инфляции она расширяется, при этом энергия вакуума увеличивается и к концу инфляции достигает гигантской величины, после чего превращается в теплоту и вещество – этот процесс условно и называется Большим Взрывом.

[Pegas]

Из ссылки: "Многие физики и астрономы считают, что наша Вселенная возникла из сингулярности, которая начала расширяться с Большим взрывом, но если сингулярности не существует, то физики должны переосмыслить свои идеи о Большом взрыве, и действительно ли он случился в прошлом".
Об условности БВ рассуждать не приходиться из-за однозначности такого события или причины и следствия при образовании сингулярноси, далее естественно БВ и рождение Вселенной. Последующие модели пытаются реанимировать понятие БВ, расширяя возможности такого явления в другом пространственно-временном континууме и иных причинно-следственных связях явлений, происходящих во Вселенной. По сути, инновационная или революционная заявка на переустройство мироздания. Математическое изыскание (из ссылки выше), исключающее главные приоритеты по проблеме Вселенной, такие как, ТБВ и ЧД, если будет принята научным сообществом космологов, то многое будет пересмотрено в моделях Вселенной. Мною сообщение воспринято с неким удовлетворением, т.к. разделяет мою позицию о Вселенной в общем контексте.

[Афанасьев]

Понятие ЧД следует из закона тяготения Ньютона (решение Лапласа) и из ОТО (решение Шварцшильда), но оно не устраивало многих физиков. Эйнштейн считал, что квантовая механика должна доказать невозможность существования таких объектов в природе, как до этого квантовая природа излучения, открытая Планком, решила проблему ультрафиолетовой катастрофы, но этого не произошло. Уилер (автор термина black hole) считал это понятие позором современной физики. В 50-е годы Халатников и Лифшиц доказали, что ЧД не может образоваться, так как при коллапсе возникают осцилляции, которые приводят к взрыву и полному разрушению звезды, но вскоре Пенроуз методами топологии доказал, что образование ЧД все-таки возможно. В 70-е Хокинг теоретически открыл излучение ЧД , недавно он пришел к выводу, что ЧД не достигают сингулярности, потом проиграл спор Сасскинду, который доказал, что в ЧД не исчезает информация.
И вот новая попытка отменить ЧД, причем с использованием излучения Хокинга. Вероятнее всего, ЧД устоит.
Вот мнение академика РАН Анатолия Черепащука: «Я жду, что в ближайшее десятилетие будет получена Нобелевская премия за открытие черных дыр. Мы к этому подходим все ближе и ближе. Во-первых, этих черных дыр уже как собак нерезаных. Для звездных черных дыр — 23 штуки (сейчас их уже несколько десятков), — для них измерены массы, даны ограничения на размеры. А сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик уже многие тысячи».

[Pegas]

Владимир, замечательное высказывание: "ЧД не достигает сингулярности". Именно так, ЧД структурное образование наряду с квазарами, пульсарами, нейтронными звездами, со своими массовыми свойствами и уникальным гравитационным полем (кстати, физическая сущность которого, не раскрыта). ЧД, скорее иносказательное выражение, частично раскрывающее основное свойство объекта, способность поглощать вещество, оказавшееся в гравитационном поле объекта (ЧД), с другой стороны, препятствующее какому-либо излучению (излучение есть, но распространение ограничено некой точкой возврата (радиусом Шварцшильда?), за счет ослабления энергии или возрастания энтропии (рассеиванию мощности излучения) в пределах некоторой границы. Такой объект современными средствами регистрации обнаружить невозможно, или констатировать его можно по косвенным признакам или событиям. Так мне представляется.