Հնարավո՞ր է կյանքը մութ նյութի վրա հիմնված:

2024 Հեղինակ: Seth Attwood | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-16 16:07

Մեր Տիեզերքի զանգվածի ճնշող մեծամասնությունը անտեսանելի է: Եվ արդեն բավական ժամանակ է, ինչ ֆիզիկոսները փորձում են հասկանալ, թե ինչ է իրենից ներկայացնում այս խուսափողական զանգվածը։ Եթե այն կազմված է մասնիկներից, ապա հույս կա, որ Մեծ հադրոնային կոլայդերը կարող է արտադրել մութ նյութի մասնիկ, կամ տիեզերական աստղադիտակը կտեսնի մութ նյութի բախումների պերճախոս գամմա ճառագայթների ստորագրությունը: Առայժմ ոչինչ չկա։ Եվ այս խնդիրը տեսական ֆիզիկոսներին ստիպում է խորհել նոր գաղափարների շուրջ:

2017 թվականին հայտնի տեսական ֆիզիկոս Լիզա Ռենդալը ուսումնասիրեց մութ նյութի ամենաանհավանական հնարավորություններից մեկը: Հիպոթետիկ, իհարկե։ Մութ նյութը որպես մասնիկի որոշակի տեսակ դիտարկելու փոխարեն, նա ենթադրում էր, որ մութ մատերիան կարող է կազմված լինել մասնիկների մի ամբողջ ընտանիքից, որոնք կազմում են մութ աստղեր, մութ գալակտիկաներ, մութ մոլորակներ և, հնարավոր է, մութ կյանք: Մութ տիեզերքի քիմիան կարող է լինել այնքան հարուստ և բազմազան, որքան մեր սեփական «կանոնավոր քիմիան»: Բայց ամեն ինչ այնքան էլ պարզ չէ։

Մութ նյութի խնդիրը

Մեր Տիեզերքը զարմանալի, թեև անհասկանալի վայր է։

Վերջին մի քանի տասնամյակների ընթացքում մենք հասկացանք, որ Տիեզերքի նյութի 84,5%-ը հնարավոր չէ տեսնել: Հաշվի առնելով իր բավականին անհարմար «մութ նյութ» մականունը՝ այս նյութը գտնվում է այնպիսի վիճակում, որում այն չի փոխազդում «նորմալ» նյութի հետ։ Ինչպես մութ էներգիան, այս բաները «մութ» են, քանի որ մենք դրանք չենք հասկանում:

Եթե հիմա իմ գրասեղանի վրա մութ նյութի կտոր կա, ես երբեք չեմ իմանա այդ մասին: Մութ նյութի մի կտոր ընդհանրապես, որպես այդպիսին, չի կարող պառկել իմ գրասեղանի վրա: Այն կընկնի սեղանի միջով, և հատակը և երկրակեղևը կխուժեն դեպի մեր մոլորակի միջուկում գտնվող գրավիտացիոն ջրհորը: Կամ էլ անհասկանալի կերպով կվերանա տիեզերք։ Մութ մատերիան այնքան թույլ է փոխազդում ցանկացածի հետ, որ այս կտորը պարզապես կանցնի սովորական նյութի միջով, կարծես այն գոյություն չունի:

Փոքր մասշտաբով մութ նյութի գրավիտացիոն դրսևորումը աննշան է, բայց տիեզերական հեռավորությունների վրա մութ նյութի առկայությունը միանշանակ զգացվում է. Մենք գիտենք, որ այն կա, ուղղակի չենք տեսնում։

Իսկ թե դա ինչ է, մենք չգիտենք, մնում է միայն կռահել

Սովորական նյութը` բարիոնային նյութը, փոխազդում է էլեկտրամագնիսական, գրավիտացիոն, ուժեղ և թույլ ուժերի միջոցով: Այս ուժերը էներգիա են փոխանցում և կառուցվածք են հաղորդում ամբողջ նյութին: Մյուս կողմից, մութ նյութը սովորաբար դիտվում է որպես «նյութի» ամորֆ ամպ, որը չի կարող փոխազդել էլեկտրամագնիսական ուժերի միջոցով՝ թույլ կամ ուժեղ: Ուստի ենթադրվում է, որ մութ նյութը «ոչ բարիոնիկ» է։ Ոչ բարիոնային նյութը կարող է բացահայտել իր ներկայությունը միայն գրավիտացիոն ճանապարհով:

Մութ նյութի որոնման առաջատար թեկնածուն WIMP-ն է՝ թույլ փոխազդող զանգվածային մասնիկը: Ինչպես ցույց է տալիս WIMP անվանումը, այս հիպոթետիկ մասնիկը չի փոխազդում նորմալ նյութի հետ, ուստի այն բարիոնիկ չէ:

Հաստատված տիեզերաբանական մոդելները կանխատեսում են, որ մութ նյութը, լինի դա WIMP-ների կամ «աքսիոնների», օրինակ, մեր Տիեզերքին կառուցվածքով է օժտում և սովորաբար կոչվում է «սոսինձ», որը պահում է մեր Տիեզերքը որպես ամբողջություն:

Դիտելով գալակտիկաների պտույտը, աստղագետ Վերա Ռուբինը նկատեց, որ գալակտիկաների նյութի մեծ մասը դիտելի չէ։ Տեսանելի է միայն փոքր տոկոսը՝ աստղեր, գազ և փոշի; մնացածը թաքնվում է մութ նյութի հսկայական, բայց անտեսանելի լուսապսակում:Կարծես սովորական նյութի մեր տեսանելի գալակտիկան պարզապես մութ նյութի հսկայական անիվի գլխարկ է, որը տարածվում է շատ ավելին, քան մենք կարող ենք տեսնել:

Վերջերս հրապարակված հոդվածում (2013) Ռանդալը և նրա գործընկերները ներկայացրել են մութ նյութի ավելի բարդ ձև: Ըստ նրանց՝ մեր գալակտիկայի մութ նյութի լուսապսակը բաղկացած չէ ոչ բարիոնային նյութի միայն մեկ տեսակի ամորֆ զանգվածից։

«Շատ տարօրինակ է ենթադրել, որ ամբողջ մութ նյութը կազմված է ընդամենը մեկ տեսակի մասնիկից», - գրում է Ռանդալը: «Անկողմնակալ գիտնականը չպետք է թույլ տա, որ մութ նյութը այնքան բազմազան լինի, որքան մեր սովորական նյութը»:

Հարուստ «ստվերային տիեզերք»

Ճիշտ այնպես, ինչպես մեր տեսանելի տիեզերքը կառավարվում է ֆիզիկայի ստանդարտ մոդելով՝ մասնիկների լավ ապացուցված ընտանիք (ներառյալ տխրահռչակ Հիգսի բոզոնը) և ուժերը, կարո՞ղ է մութ գալակտիկական հալոում գործել մութ նյութի մասնիկների և ուժերի հարուստ և բազմազան մոդելը:

Այս հետազոտությունը հետևում է տիեզերքի մութ հատվածում անհայտ ֆիզիկայի հարուստ տարատեսակ ենթադրելու տրամաբանությանը - եկեք այն անվանենք «ստվերային տիեզերք», որը գոյություն ունի մեր սեփական տիեզերքին զուգահեռ և ունի բոլոր բարդությունները, որոնք առաջարկում է մեր տեսանելի տիեզերքը:

Աստղաֆիզիկոսները նախկինում ենթադրել են, որ «մութ աստղեր»՝ մութ նյութից կազմված աստղեր, կարող են գոյություն ունենալ մեր հնագույն տիեզերքում մինչ օրս: Եթե այո, Ռանդալը պնդում է, գուցե «մութ մոլորակներ» կարող են ձևավորվել: Եվ եթե կա մութ նյութի մասնիկների ընտանիք, որը վերահսկվում է մութ հատվածում տեղակայված ուժերի կողմից, կարո՞ղ է դա հանգեցնել բարդ քիմիայի առաջացմանը: Իսկ կյանքի՞ն:

Այնուամենայնիվ, եթե մեր տիեզերքին զուգահեռ կա «մութ» կամ «ստվերային» կյանք, դուք կարող եք մոռանալ, որ մենք կարող ենք հայտնաբերել այն:

Ստվերային կյանքը կմնա ստվերում

Թվում է, թե գայթակղիչ է օգտագործել այս վարկածը՝ բացատրելու բոլոր առօրյա առեղծվածները կամ նույնիսկ պարանորմալ պնդումները, որոնք գիտությունը չի կարող վիճարկել կամ աջակցել: Իսկ եթե «ուրվականները» կամ անբացատրելի «լույսերը երկնքում» ամեն ինչի հետևում ապրող մութ արարածների չարաճճիություններն են:

Թեև այս տրամաբանությունը լավ կլիներ հեռուստաշոուի կամ ֆիլմի համար, այս մութ արարածները կապրեն ստվերային տիեզերքում, որն ամբողջովին անհամատեղելի է սովորական նյութի հետ: Նրանց մասնիկները և ուժերը ոչ մի ազդեցություն չեն ունենա մեր տիեզերքի վրա: Դուք կարող եք կարդալ այս տողերը մութ անտառում ծառի կոճղի վրա նստած, և երբեք չեք իմանա այդ մասին:

Բայց քանի որ մենք գոյակցում ենք այս ստվերային տիեզերքի հետ նույն տարածություն-ժամանակում՝ առանց ավելորդ չափերի կամ բազմաշխարհի, միայն մեկ ազդանշան կարող է փոխանցվել:

Գրավիտացիոն ալիքները հայտնաբերվել են միայն 2016 թվականին, և տիեզերական ժամանակում այս ալիքների առաջին հայտնաբերումը առաջացել է սև խոռոչների բախումից: Թվում է, թե միանգամայն հնարավոր է, որ գրավիտացիոն ալիքները կարող են հայտնաբերվել մութ հատվածում, բայց միայն ամենահզոր տիեզերական իրադարձությունները մութ հատվածում կարող են հայտնաբերվել մեր լարերի ծայրում:

Ընդհանուր առմամբ, մենք գրեթե հաստատ երբեք չենք ապացուցի մութ նյութի սրամիտ արարածների գոյությունը, բայց Ռանդալը նշում է մի կարևոր կետ. Երբ մենք դիտարկում ենք մութ նյութի աղբյուրը, մենք պետք է նայենք մեր նախապաշարմունքներից այն կողմ. մութ հատվածը կարող է լինել մութ նյութի մասնիկների և ուժերի բարդ ընտանիք, որոնք մեր պատկերացրածից վեր են: