Существует ли темная материя?

moralg — 19.07.2021 Земная атмосфера прозрачна только в двух довольно узких диапазонах электромагнитных волн - слегка расширенном оптическом (длины волн от ~ 300 до ~ 1500 нанометров) и в радиодиапазоне (длины волн от ~ 1 мм до ~ 20 метров). Отсюда ясно, что до вывода телескопов в космос астрономы видели далеко не все объекты и не во всей их красе и, следовательно, получали далеко не всю информацию о распределении материи во Вселенной.
      А поскольку по распределению материи легко считается ее гравитационное воздействие на составляющие ее объекты и их динамику (скорости), то разницу между наблюдаемыми и вычисляемыми скоростями объектов стали объяснять наличием во многих составных объектах скрытой массы, не наблюдаемой до поры до времени (термин был введен Цвикки в 1930-х годах). Вполне пристойный и без особых претензий термин.
      Однако, к концу 20 века этот термин претерпел смысловое перерождение, превратившись в гипотезу о темной материи (ТМ).  Намекающей на существование во Вселенной неизвестных физикам форм материи.
      Дополнительно к гипотезе о ТМ на границе веков родилась еще и гипотеза о темной энергии (ТЭ). И команда исследователей, работающая с космическим телескопом Planck в 2013 году огласила свои расчеты - по энергии Вселенная состоит из 4,9% обычной барионной материи, 26,8% темной материи и 68,3% темной энергии. При этом фактически постулируется, что ТМ взаимодействует с обычной материей только гравитационно и, может быть, еще и посредством слабого взаимодействия. И потому в электромагнитных волнах принципиально не может быть наблюдена.
      Про ТЭ поговорим в отдельной заметке. Но то, что согласно приведенным цифрам темной материи во Вселенной примерно в 5,5 раза больше по массе, чем известной нам обычной барионной материи (Е = mc²), ошеломляет.
      Попытаемся вдуматься в это утверждение. А судьями в этом начинании назначим физические эксперименты и астрономические наблюдения.

      Проверять гипотезу о ТМ можно и нужно как прямыми астрономическими наблюдениями (сопоставляя наблюдаемые скорости всех компонент составных объектов с вычисленными по массам всех наблюденных компонент скоростями), так и поиском частиц ТМ. Все результаты описать невозможно и поэтому опишу лишь главные.
    Каковы же результаты всех этих поисков?

      1. По галактикам (по состоянию на конец 2016 года): Используя данные работающего в широком ИК-диапазоне (для коего наша атмосфера непрозрачна) космического телескопа (КТ) "Спитцер", астрономы пришли к выводу, что в детально наблюденных этим КТ более чем 150 спиральных галактиках в оптическом и полном ИК-диапазонах материи вполне хватает для объяснения кривых вращения дисков этих галактик. И потому ни в какой темной материи эти галактики не нуждаются.

      2. По скоплениям галактик (по состоянию на 2019 год): В межгалактическом пространстве, в группах и скоплениях галактик были открыты довольно длинные и относительно тонкие нити теплого газа. В оптической части спектра они почти не излучают и потому не видны. Но в рентгеновском диапазоне (для которого земная атмосфера непрозрачна) они хорошо видны с космических телескопов. Таких, как КТ "Чандра".
      По результатам этих наблюдений астрономами было выявлено 17 таких нитей газа. А затем ими же был произведен расчет массы этих нитей. Который их обескуражил в том смысле, что учет массы этих нитей полностью нейтрализовал необходимость темной материи в изученной ими части Вселенной.

    3. По экспериментам физиков (по состоянию на 2019 год): Коль скоро темная материя по мысли ее авторов не состоит из барионов, то нужно искать частицы, которые не описаны Стандартной моделью и не взаимодействуют с описываемыми ею частицами кроме как через гравитационное и слабое взаимодействия. Экспериментаторы ищут такие частицы уже более 20 лет и до сих пор не нашли.
      Но теоретики придумывают такие частицы без труда. Называя их то ВИМПами (слабовзаимодействующие массивные частицы), то аксионами, то стерильными нейтрино и так далее. И указывают возможные параметры этих частиц. Экспериментаторы их ищут на многих установках, включая и Большой адронный коллайдер (БАК). Пока никаких частиц ТМ не было обнаружено. Хотя экспериментов было поставлено много десятков.
      Но есть один опытный факт, ставящий под сомнение саму возможность существования таких частиц. Состоит он в том, что массы всех фундаментальных частиц контролируются последней из них - бозоном Хиггса. Масса Бозона Хиггса ≈ 125-126 ГэВ/с² (ГэВ - гигаэлектронвольт - мера энергии).
      А коль скоро бозон Хиггса является нестабильной частицей, то ее масса имеет некую ширину (неопределенность по принципу Гайзенберга). Теория (Стандартная модель) предсказывает величину этой ширины в 4,15 МэВ/с². И если бы эксперимент показал, что эта ширина заметно больше, то это означало бы, что существуют пока не замеченные каналы распада бозона Хиггса на пока не открытые и не предсказанные Стандартной моделью фундаментальные частицы. В том числе и на гипотетические частицы ТМ.
      Набираемая в течение ряда лет на БАКе статистика к 2019 году показала, что ширина массы бозона Хиггса составляет 3,2^+2,8_-2.2 МэВ/с². Статистика продолжает набираться и погрешность будет уменьшаться. 
    На мой взгляд это означает, что Всевышний не оставил каким либо частицам темной материи места во Вселенной.

      Все приведенные выше доводы и рассуждения написаны здесь не столько с целью критики идеологии ТМ, сколько для того, чтобы любую информацию о научных открытиях всегда нужно  пропускать в запоминающую часть своего мозга только после ее прохождения через его размышляющую часть.
      Р.S. Названия опубликованных заметок сериала "Эскизы Космоса" с интернет-ссылками находятся во втором сверху посте моего журнала и там разложены по тематическим рубрикам. Этих эскизов там уже более 60. Продолжение следует...

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив