ბნელი მატერიის რევოლუციური თეორია


Far away spiral galaxy

სამყარო სავსეა ბნელი მატერიით. არავინ იცის რისგან შედგება ის. ოსლოს უნივერსიტეტის ფიზიკოსი ამ მისტერიის მათემატიკურ ამოხსნამდე მივიდა.

ასტროფიზიკოსებმა უკანასკნელი 80 წლის მანძილზე იციან რომ სამყაროს უდიდესი ნაწილი შედგება უცნობი ბნელი მატერიისგან. “ჩვენ ვეძებთ ახალ წევრს ჩვენს ნაწილაკთა ზოოპარკში, რათა ამოვხსნათ ბნელი მატერია. ვიცით რომ ის ძალზედ ეგზოტიკური ცხოველია. ვფიქრობ მივაგენით დამაჯერებელ ამოხსნას.” – ამბობს არე რაკლევი ნაწილაკების ფიზიკის პროფესორი ოსლოს უნივერსიტეტის ფიზიკის დეპარტამენტში. ის უნივერსიტეტის წამყვანი თეორიტიკოსია. მის ჰიპოთეზას აქვს პრეტენზია რომ ხსნის ბნელი მატერიის შემადგენლობას და იმას თუ როგორ არის შესაძლებელი უჩინარი ნაწილაკების ექსპერიმენტულად აღმოჩენა.

თუმცა ბნელი მატერია უჩინარია, ასტროფიზიკოსებმა იციან რომ ის არსებობს. მის გარეშე შეუძლებელია აიხსნას თუ როგორ კრავს სამყარო ხილულ მატერიას ერთად. მსოფლიოში ცნობილი შვეიცარელი ფიზიკოსი ფრიც ზვიკი ჯერ კიდევ ადრეულ 1930-იანებში აყალიბებდა ბნელი მატერიის კონცეფციას. ასტროფიზიკოსებმა გამოითვალეს რომ დაკვირვებადი  სამყაროს მასის 80% უჩინარია. გრავიტაციის წყალობით ბნელი მატერია ერთად იკვრება, როგორც ჩვეულებვრივი მატერია.

ფრიც ზვიკი

fz_froehlich

იგი ხსნის თუ რატომ მოძრაობენ ვარსკვლავები იმგვარად როგორც ვხედავთ. ის ასევე ხსნის გალაქტიკების ბრუნვის სიჩქარეს. “მიუხედავად იმისა რომ შეგვიძლია გამოვითვალოთ ბნელი მატერიის რაოდენობა სამყაროში. მის შესახებ ბევრი არაფერი ვიცით. ბნელი მატერიის ნაწილაკებს ან დიდი მასა აქვთ, ან თვითონ ნაწილაკები უნდა იყვნენ ძალიან ბევრნი.”

არე რაკლევი ცდილობს დაამტკიცოს რომ ბნელი მატერია შედგება გრავიტინოებისგან. ამ ნაწილაკებს უსამართლოდ ეპყრობოდნენ წლების განმავლობაში. რა არის გრავიტინოები? გრავიტინო არის გრავიტონის სუპერსიმეტრიული პარტნიორი. კიდევ უფრო რომ დავაზუსტოთ. “გრავიტინო არის ჰიპოთეზური ნაწილაკის გრავიტონის ასევე ჰიპოთეზური, სუპერსიმეტრიული პარტნიორი. ასე რომ ამაზე უფრო ჰიპოთეზური ნაწილაკის წარმოდგენა შეუძლებელია” იცინის რაკლევი. რომელიც წერს მის ვებ გვერდზე რომ იგი ეძებს ბნელ მატერიას საკუთარი დივანის ქვეშ და სხვა ადგილებზე.

იმისთვის რომ ჩავიხედოთ ღრმად, თუ რატომ სჯერა რაკლევს, რომ ბნელი მატერია შედგება გრავიტინოებისგან, და გავიგოთ რას ამბობს თეორია ამ ნაწილაკებზე, უნდა განვიხილოთ რამდენიმე ნაბიჯი:

1) სუპერსიმეტრია

ფიზიკოსებს სურთ გაიგონ არის თუ არა ბუნება სუპერსიმეტრიული. სუპერსიმეტრია ნიშნავს რომ ძალებს და მატერიას შორის არსებობს სიმტერია. სუპერსიმეტრიის მიხედვით ყოველი ტიპის ელექტრონთვის და კვარკისთვის არსებობს წარმომადგენლობითი მძიმე სუპერსიმეტრიული პარტნიორი. სუპერსიმეტრიული ნაწილაკები წარმოიქმნენ დიდი აფეთქების შემდეგ თითქმის მყისიერად. თუ ისინი გადარჩნენ დღემდე, შეიძლება სწორედ ეს ნაწილაკები ქმნიან ბნელ მატერიას. როგორც უკვე ვთქვით გრავიტინოს სუპერსიმეტრიული პარტნიორია გრავიტონი. “გრავიტონი არის ნაწილაკი, რომელსაც გადააქვს გრავიტაციული ძალა. როგორც ფოტონსAre+Raklev+1112131608 ელექტრომაგნიტური ძალა. თუ გრავიტონები არაფერს იწონიან საერთოდ, გრავიტინოს მასა შესაძლოა საგრძნობლად შესამჩნევიც იყოს. თუ ბუნება სუპერსიმეტრიულია და გრავიტონები არსებობენ, მაშინ გრავიტინოებიც არსებობენ და პირიქითაც. – ეს სუფთა მათემატიკაა” თუმცა აქ არის პატარა “მაგრამ” ფიზიკოსებს არ შეუძლიათ აღწერონ გრავიტონებისა და გრავიტინოების ურთიერთქმედება, სანამ ისინი არ გააერთიანებენ ბუნების ყველა ძალას ერთ თეორიაში.

2) ბუნების ძალები

ერთ-ერთი უდიესი საქმე რის გაკეთებასაც ფიზიკოსები დიდი ხანია ცდილობენ ეს არის ბუნების ყველა ძალის გაერთიანება ერთ თეორიაში. მეცხრამეტე საუკუნის შუა წლებში ფიზიკოსებმა აღმოაჩინეს რომ ელექტრობა და მაგნიტიზმი ერთიდაიგივე ძალის შემადგენელს წარმოადგენენ. მას შემდეგ ამ ძალას ელექტრომაგნიტიზმი ქვია. ბუნების ორი დანარჩენი ძალა არის ბირთვული ძალები. ძლიერი ურთიერთქმედება და სუსტი ურთიერთქმედება. სუსტი ურთიერთქმედება შეიძლება ნახოთ რადიოაქტიური დაშლისას. ძლიერი ბირთვული ურთიერთქმედება ათ მილიარდჯერ უფრო ძლიერია ის კრავს ნეიტრონებს და პროტონებს ერთად ატმომის ბირთვში.

1970-იანებში ელექტრომაგნიტიზმი გაერთიანდა ძლიერ და სუსტ ბირთვულ ძალებთან, რასაც ფიზიკოსებმა სტანდარტული მოდელი უწოდეს. ბუნების მეთხე ძალას წარმოადგენს გრავიტაცია. მიუხედავად იმისა რომ კიბიდან ჩამოვარდნა ძალიან მტკივნეულია, გრავიტაცია მაინც ყველაზე სუსტია ბუნების ოთხ ძალას შორის. პრობლემა მდგომარეობს იმაში რომ ფიზიკოსები ჯერ-ჯერობით ვერ აერთიანებენ  გრავიტაციას დანარჩენ სამ ბუნების ძალასთან. როდესაც ეს გაერთიანება შედგება, ყოველივე მოგვცემს უნიკალურ ცოდნას სამყაროს შესახებ. ის მოგვცემს შესაძლებლობას რომ აღვწეროთ ნებისმიერი შესაძლო ნაწილაკის ურთიერთქმედება. ამას ფიზიკოსები ყველაფრის თეორიას ეძახიან – ToE (Theory of Everything)

“იმისთვის რომ გრავიტაცია გააერთიანო დანარჩენ სამ ძალასთან, ის უნდა გაიგო კვანტურ დონეზე, კვანტური თეორიის ფარგლებში. ეს ნიშნავს იმას რომ გვჭირდება თეორია სადაც ატომის ბირთვი შეიცავს ნაწილაკ გრავიტონს” დღესდღეობით მკვლევარები ეძებენ როგორც სუპერსიმეტრიას ასევე ყველაფრის თეორიას. გრავიტონის აღმოჩენა იქნებოდა უზარმზარი ნაბიჯი ამ მიმართულებით.

3) ბნელი მატერია

როგორც მკითხველი მიხვდებოდა, ძალიან ძნელია ბნელი მატერიის კვლევა. რადგან ბნელ მატერიას საერთოდ არ აქვს ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება ჩვენთვის ცნობილ ნაწილაკებთან. ბნელი მატერიის ერთ-ერთი მაგალითია ნეიტრინო, რომელიც სამწუხაროდ ბნელი მატერიის უმნიშვნელო ნაწილს შეადგენს. თუმცა ბნელი მატერიის დაკვირვება კვლავ შეუძლებელია, ყოველი წამის განმავლობაში მილიარდობით ნეიტრინო გაივლის თქვენ სხეულში. თუმცა მათი სიჩქარე ლიმიტირებულია, ნაწილაკები მოძროაბენ ისეთივე სიჩქარით როგორც ჩვენი მზის სისტემა მოძრაობს გალაქტიკის ცენტრის გარშემო. დაახლ. 400 კმ/წმ.

“როდესაც არ ხდება ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება ხილულ ნაწილაკებთან. ნაწილაკებს შეუძლიათ გადაკვეთონ ჩვენი სხელი, პლანეტა, ისე რომ არც ერთმა ხელსაწყომ არ დააფიქსიროს. აქ ერთვება სუპერსიმეტრია, თუ სუპერსიმეტრია მართალია, ფიზიკას შეუძლია აღწეროს რატომ არსებობს ბნელი მატერია. ეს არის საინტერესო” ამბობს რაკლევი. ის ამტკიცებს რომ ბნელი მატერია შედგება გრავიტინოებისგან. “სუპერსიმეტრია ყველაფერს ამარტივებს, თუ ყველაფრის თეორია არსებობს, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ თუ შესაძლებელია ბუნების 4 ძალის გაერთაინება. მაშინ გრავიტინოები უნდა არსებობდნენ.” “დიდი აფეთქებიდან მცირე ხანში გვქონდა ნაწილაკების ბულიონი რომლებიც ეჯახებოდნენ ერთმანეთს. გლუონები რომელიც არის ძალის გადამტანი ნაწილაკები ბირთვულ ძლიერ ურთიერთქმედებაში, ეჯახებოდა სხვა გლუონებს და გამოიყოფოდა გრავიტინოები. ბევრი გრავიტინო ჩამოყალიბდა დიდი აფეთქების შემდეგ როდესაც სამყარო ჯერ კიდევ პლაზმურ მდგომარეობაში იყო. ასე რომ ჩვენ გვაქვს ახსნა თუ რატომ არსებობენ გრავიტინოები.”

dark_matter

4) სიცოცხლის ხანგრძლივობის ცვლილება

ფიზიკოსები გრავიტინოებში პრობლემას ხედავდნენ. მათ სჯეროდათ რომ სუპერსიმეტრია არ გამოდგებოდა “ფიზიკოსები ცდილობდნენ გამოერიცხათ გრავიტინოები თავიანთი მოდელებიდან. ჩვენ მეორეს მხრივ ვიპოვეთ ახალი ამოხსნა რომელიც აერთიანებს სუპერსიმეტრიის მოდელს ბნელ მატერიასთან. თუ ბნელი მატერია არასტაბილურია, მაგრამ ხანგრძლივი სიცოცხლით გამოირჩევა. შესაძლებელია ბნელი მატერიის შემცველობა აიხსნას გრავიტინოებით.”  ძველ მოდელებში ბნელი მატერია ყოველთვის მუდმივი იყო. ეს ნიშნავდა იმას რომ სუპერსიმეტრიის ეს ნაწილი, კერძოდ გრავიტინოები მომაბეზრებელი იყო. რაკლევის ახალ მოდელში გრავიტინოების სიცოცხლის ხანგრძლივობა უსასრულო აღარაა, თუმცა გრავიტინოს საშუალო სიცოცხლის ხანგრძლივობა ძალიან დიდია, უფრო დიდიც კი ვიდრე სამყაროსი. დიდი განსხვავებაა უსასრულო სიცოცხლის ხანგრძლივობასა და 15 მილიარდ წელიწადზე მეტ სიცოცხლის ხანგრძლივობას შორის. ლიმიტირებული სიცოცხლის ხანგრძლივობის პირობებში გრავიტინო უნდა გარდაიქმნეს სხვა ნაწილაკად. სწორედ ამ გარდაქმნის მომენტი შეიძლება გაიზომოს. და სწორედ ეს გარდაქმნა ამოხსნის მოდელს.

“ჩვენ გვჯერა რომ თითქმის მთელი ბნელი მატერია გრავიტინოებისგან შედგება. ამოხსნა ძალიან რთულ მათემატიკაში მდგომარეობს. ჩვენ ვაყალიბებთ სპეციალურ მოდელებს რათა გამოვთვალოთ იმ თეორიების შედეგები რომელსაც ჩვენ ვწინასწარმეტყველებთ, თუ როგორ უნდა დაიმზიროს ნაწილაკები ექსპერიმენტზე”

5) გაზომვები

მკვლევარები ცდილობენ შეამოწმონ ექსპერიმენტულად და ახსნან თუ რატომ ვერ იქნა ნაპოვნი ეს ნაწილაკები ცერნის ექპსერიმენტებზე. ჟენევაში. “მეორეს მხრივ თეორიულად ნაწილაკები შეიძლება დამზერილ იქნას კოსმოსური ზონდიდან” ყველაზე მარტივი გზა გრავიტინოების დასამზერად იქნებოდა ორი ნაწილაკის შეჯახების შესწავლა კოსმოსში, როდესაც ისნი შეჯახებისას გარდაიქმნებიან სხვა ნაწილაკებად, როგორიცაა ფოტონები ან ანტიმატერია. მიუხედავად იმისა რომ შეჯახება ხდება ძალიან იშვიათად, ბნელი მატერია იმდენად ბევრია რომ მნიშვნელოვანი რაოდენობის ფოტონები უნდა წარმოიქმნას. დიდი პრობლემა ისაა რომ გრავიტინოები არ ეჯახებიან, “ანდაც ეს ხდება იმდენად იშვიათად რომ იმედი უსაფუძვლოა”

6) თუმცა არის იმედი

“ჩვენდა საბედნიეროდ გრავიტინოები არ არიან (თეორიის მიხედვით) ასი პროცენტით სტაბილური, ისინი იცვლებიან, გარდაიქმნებიან სხვა რამედ, ჩვენ შეგვიძლია ვიწინასწარმეტყველოთ როგორია სიგნალი მას შემდეგ რაც გრავიტინო გარდაიქმნება. გარდაქმნა გამოყოფს მცირე ელექტრომაგნიტურ ტალღას, მას ასევე ქვია გამა გამოსხივება.” ამჟამად NASA-ს კოსმოსური ზონდი Fermi-LAT ზომავს გამა გამოსხივებას, მკვლევართა რამდენიმე ჯგუფი აანალიზებს მონაცემებს. “აქამდე ჩვენ მხოლოდ ხმაური გვინახავს, მაგრამ ერთ ერთი მკვლევართა ჯგუფი ამტკიცებს რომ მათ მოახდინეს საეჭვოდ ზედმეტი გამა გამოსხივების დამზერა ჩვენ გალაქტიკის ცენტრში. მათი დაკვირვებები შესაძლოა დაემთხვეს ჩვენს მოდელს” ამბობს პროფესორი არე რაკლევი.

Science Daily-ის მიხედვით.

Advertisements

One Response to ბნელი მატერიის რევოლუციური თეორია

  1. გამოხმაურება: ბნელი მატერიის რევოლუციური თეორია | nanasoutlook

კომენტარის დატოვება

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / შეცვლა )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / შეცვლა )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / შეცვლა )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / შეცვლა )

Connecting to %s

კუდიანის ბლოგი

vichoraot.wordpress.com © 2012 ~ 2016

Merz AnnA Blume

ანა ბლუმის დღიური

pretty much random

because we can

Lucid Dreaming Georgia

ბლოგი სიზმრებსა და ძილზე

ტივტივა

ყველაზე საინტერესო ბლოგები მხოლოდ ჩვენთან!!! 2kci.wordpress.com

Z E I T G E I S T

Dedicated To Spinoza

Molly Bloom's Day™

ნაღებიან ყავასთან ერთად

პინგვინთა კუნძული

ბლოგი პინგვინეთიდან

Lizalinza's Blog

Just another WordPress.com site

ირმის ნახტომი

გოგონა უცნაური მაისურებით

Social Animal's Kingdom

I know but one freedom, and that is the freedom of the mind. Antoine De Saint-Exupery

WordPress.com

WordPress.com is the best place for your personal blog or business site.

M(ichael's)y images

ბლოგი ყველაფრის შესახებ

The WordPress.com Blog

The latest news on WordPress.com and the WordPress community.

%d bloggers like this: