Qual foi o primeiro: um ovo ou uma galinha? Cientistas de todo o mundo têm lutado por essa questão simples há décadas. Uma pergunta semelhante surge sobre o que estava no começo, no momento da criação do Universo. Mas foi essa criação ou os universos são cíclicos ou infinitos? O que é matéria negra no espaço e como ela difere do branco? Deixando de lado várias religiões, tentaremos abordar as respostas a essas perguntas do ponto de vista científico. Nos últimos anos, os cientistas foram capazes de realizar o incrível. Provavelmente, pela primeira vez na história, os cálculos dos físicos teóricos concordaram com os cálculos dos físicos experimentais. A comunidade científica foi apresentada com várias teorias diferentes ao longo dos anos. Mais ou menos precisamente, empiricamente, às vezes quase cientificamente, mas os dados teóricos calculados foram confirmados por experimentos, alguns até com um atraso de mais de uma dúzia de anos (Higgs, por exemplo).
Matéria escura - energia negra
Existem muitas teorias, por exemplo: teoria das cordas, teoria do Big Bang, teoria dos universos cíclicos, teoria dos universos paralelos, dinâmica newtoniana modificada (MOND), teoria do universo estacionário F. Hoyle e outros. No entanto, atualmente, a teoria de um universo em constante expansão e evolução é considerada geralmente aceita, cujas teses estão bem dentro da estrutura do conceito do Big Bang. Ao mesmo tempo, quase-empiricamente (isto é, experimentalmente, mas com grandes tolerâncias e com base nas teorias modernas existentes da estrutura do mundo micro), foram obtidos dados de que todas as micropartículas conhecidas por nós representam apenas 4, 02% do volume total de toda a composição do Universo. Este é o chamado "coquetel bariônico", ou matéria bariônica. No entanto, a maior parte do nosso universo (mais de 95%) são substâncias de um plano diferente, uma composição e propriedades diferentes. Essa é a chamada matéria negra e energia negra. Eles se comportam de maneira diferente: reagem de maneira diferente a vários tipos de reações, não são fixados pelos meios técnicos existentes e exibem propriedades que não foram estudadas antes. A partir disso, podemos concluir que essas substâncias obedecem a outras leis da física (física não-newtoniana, um análogo verbal da geometria não-euclidiana) ou nosso nível de desenvolvimento da ciência e da tecnologia está apenas no estágio inicial de sua formação.
O que são bárions?
De acordo com o atual modelo de quarks-glúons de interações fortes, existem apenas dezesseis partículas elementares (e a recente descoberta do bóson de Higgs confirma isso): seis tipos (sabor) de quarks, oito glúons e dois bósons. Os bárions são partículas elementares pesadas com uma forte interação. Os mais famosos deles são quarks, prótons e nêutrons. Famílias de tais substâncias, diferindo em suas costas, massas, sua "cor", e também os números de "charme", "estranheza", são precisamente os tijolos do que chamamos de matéria bariônica. A matéria negra (escura), que constitui 21, 8% da composição total do Universo, consiste em outras partículas que não emitem radiação eletromagnética e não reagem com ela de forma alguma. Portanto, para observação direta, pelo menos e ainda mais para o registro de tais substâncias, é necessário primeiro entender sua física e concordar com as leis às quais elas obedecem. Atualmente, muitos cientistas modernos estão envolvidos nesse assunto em institutos de pesquisa em diferentes países.
Opção mais provável
Quais substâncias são consideradas possíveis? Para começar, deve-se notar que existem apenas duas opções possíveis. De acordo com GR e STO (Teoria Geral e Especial da Relatividade), na composição essa substância pode ser matéria escura bariônica e não-bariônica (preta). De acordo com a teoria básica do Big Bang, qualquer matéria existente é representada na forma de bárions. Esta tese é comprovada com a máxima precisão. Atualmente, os cientistas aprenderam a consertar partículas formadas um minuto após uma ruptura de singularidade, ou seja, após uma explosão de um estado superdenso da matéria, com uma massa corporal tendendo ao infinito e tamanhos de corpo tendendo a zero. O cenário com partículas bariônicas é mais provável, já que é precisamente delas que nosso Universo consiste e através delas continua a se expandir. A matéria negra, de acordo com essa suposição, consiste em partículas básicas geralmente aceitas pela física newtoniana, mas por alguma razão que estão interagindo fracamente de maneira eletromagnética. É por isso que os detectores não os consertam.
Não é tão suave
Esse cenário é adequado a muitos cientistas, mas ainda há mais perguntas do que respostas. Se a matéria preta e branca é representada apenas por bárions, então a concentração de bárions leves como uma porcentagem de pesados, como resultado da nucleossíntese primária, deve ser diferente nos objetos astronômicos originais do Universo. E experimentalmente, a presença em nossa galáxia de um número suficiente de objetos de gravidade em equilíbrio, como buracos negros ou estrelas de nêutrons, para equilibrar a massa do halo da Via Láctea não foi detectada. No entanto, as mesmas estrelas de nêutrons, halos galácticos escuros, buracos negros, anãs brancas, pretas e marrons (estrelas em diferentes estágios de seu ciclo de vida) são provavelmente parte da matéria escura que compõe a matéria escura. A energia negra também pode complementar seu preenchimento, inclusive em objetos hipotéticos previstos, como preon, quark e Q-stars.
Candidatos não bariônicos
O segundo cenário implica um começo não-bariônico. Aqui, vários tipos de partículas podem atuar como candidatos. Por exemplo, neutrinos leves, cuja existência já foi comprovada pelos cientistas. No entanto, sua massa, da ordem de um centésimo a um décimo milésimo eV (elétron-Volt), praticamente os exclui de possíveis partículas devido à inatingibilidade da densidade crítica necessária. Mas neutrinos pesados, emparelhados com leptões pesados, praticamente não se manifestam em interações fracas sob condições comuns. Esses neutrinos são chamados de estéreis; eles, com sua massa máxima de até um décimo eV, são mais propensos a serem adequados como candidatos a partículas de matéria escura. Eixos e cósons foram introduzidos artificialmente em equações físicas para resolver problemas na cromodinâmica quântica e no modelo padrão. Juntamente com outra partícula supersimétrica estável (SUSY-LSP), elas podem muito bem ser candidatas porque não participam de interações eletromagnéticas e fortes. No entanto, diferentemente dos neutrinos, eles ainda são hipotéticos; sua existência ainda precisa ser comprovada.
Teoria da matéria negra
A falta de massa no Universo gera várias teorias sobre esse assunto, algumas das quais são bastante consistentes. Por exemplo, a teoria de que a gravidade comum é incapaz de explicar a rotação estranha e exorbitantemente rápida das estrelas nas galáxias espirais. A tais velocidades, eles simplesmente voariam fora de seus limites, se não fosse por alguma força de retenção, que ainda não é possível registrar. Outras teses de teorias explicam a impossibilidade de obter WIMPs (partículas maciças que interagem com a eletro-fraqueza de subpartículas elementares, supersimétricas e superpesadas - ou seja, candidatas ideais) em condições terrestres, pois vivem na dimensão n, diferente da nossa, tridimensional. De acordo com a teoria de Kaluza-Klein, essas medidas não estão disponíveis para nós.
Estrelas mutáveis
Outra teoria descreve como estrelas variáveis e matéria negra interagem umas com as outras. O brilho de uma estrela pode mudar não apenas devido a processos metafísicos que ocorrem no interior (pulsação, atividade cromosférica, ejeção de proeminências, transbordamento e eclipses em sistemas estelares binários, explosão de supernova), mas também devido às propriedades anômalas da matéria escura.
Mecanismo WARP
De acordo com uma teoria, a matéria escura pode ser usada como combustível para os motores subespaciais de naves espaciais que operam no hipotético WARP Engine. Potencialmente, esses motores permitem que o navio se mova a velocidades superiores à velocidade da luz. Teoricamente, eles são capazes de dobrar o espaço para e atrás do navio e movê-lo ainda mais rápido do que uma onda eletromagnética acelera no vácuo. O navio em si não acelera localmente - apenas o campo espacial à sua frente é curvado. Muitas histórias de ficção científica usam essa tecnologia, como a saga Star Trek.
