Новая теория может объяснить 95 процентов Вселенной

Ученые из Оксфордского университета, возможно, решили один из самых больших вопросов в современной физике, с новой статьей, объединяющей темную материю и темную энергию в одно явление: жидкость, которая обладает «отрицательной массой.» Если бы вы подтолкнули отрицательную массу, она бы ускорилась к вам. Эта удивительная новая теория может также оказаться верным предсказанием, сделанным Эйнштейном 100 лет назад.

Наша современная, широко признанная модель Вселенной, называемая Lambda-CDM, ничего не говорит нам о том, что такое темная материя и темная энергия физически. Мы знаем о них только из-за гравитационных эффектов, которые они оказывают на другую наблюдаемую материю.

Новая модель, опубликованная сегодня доктором Джейми Фарнсом из Оксфордского центра электронных исследований департамента инженерных наук, предлагает новое объяснение. Доктор Фарнс говорит: «Теперь мы думаем, что как темная материя, так и темная энергия могут быть объединены в жидкость, которая обладает типом «отрицательной гравитации», отталкивая весь другой материал вокруг них. Хотя эта материя необычна для нас, она говорит о том, что наш космос симметричен как в положительных, так и в отрицательных качествах.»

Существование темной материи ранее было исключено, поскольку считалось, что этот материал станет менее плотным по мере расширения Вселенной, что противоречит нашим наблюдениям, которые показывают, что темная энергия не истончается с течением времени. Тем не менее, исследование доктора Фарнса применяет «тензор создания», который позволяет непрерывно создавать отрицательные массы. Это показывает, что когда все больше и больше отрицательных масс непрерывно появляются, такая отрицательная массовая жидкость не разбавляется во время расширения Вселенной. На самом деле, жидкость идентична темной энергии.

Модель также обеспечивает первые правильные прогнозы о поведении темной материи Гало. Большинство галактик вращаются так быстро, что они должны разрывать себя на части, что предполагает, что невидимый «гало» темной материи должен удерживать их вместе. Новое исследование представляет собой компьютерное моделирование свойств отрицательной массы, которое предсказывает образование ореолов темной материи так же, как те, которые выводятся наблюдениями с использованием современных радиотелескопов.

Альберт Эйнштейн дал первый намек на темную вселенную ровно 100 лет назад, когда он открыл параметр в своих уравнениях, известный как «космологическая постоянная», которая, как мы теперь знаем, является синонимом темной энергии. Эйнштейн тогда назвал космологическую константу своей «самой большой ошибкой», хотя современные астрофизические наблюдения доказывают, что это реальное явление. В Заметках, датируемых 1918 годом, Эйнштейн описал свою космологическую константу, написав, что «модификация теории необходима, чтобы «пустое пространство» играло роль гравитирующих отрицательных масс, которые распределены по всему межзвездному пространству.» Поэтому возможно, что сам Эйнштейн предсказал вселенную, заполненную отрицательной массой.

Доктор Фарнс говорит: «Предыдущие подходы к объединению темной энергии и темной материи пытались модифицировать теорию общей теории относительности Эйнштейна, которая оказалась невероятно сложной. Новый подход берет две старые идеи, которые, как известно, совместимы с теорией Эйнштейна — отрицательные массы и создание материи и объединяет их вместе.»

«Результат кажется довольно красивым: темная энергия и темная материя могут быть объединены в одну субстанцию, причем оба эффекта просто объяснимы как положительная массовая материя, перемещающаяся по морю отрицательных масс.»

Доказательством теории доктора Фарнса послужат тесты, проведенные с помощью ультрасовременного радиотелескопа, известного как Square Kilometre Array (SKA), международного проекта по созданию крупнейшего в мире телескопа, в котором сотрудничает Оксфордский университет. Название проекта отражает первоначальный план создать радиотелескоп с общей собирающей площадью антенн около одного квадратного километра. С тех пор проект телескопа был переработан, и по плану, собирающая площадь должна значительно превысить 1 км².

Доктор Фарнс добавляет: «До сих пор существует много теоретических проблем и вычислительных симуляций, и Lambda-CDM имеет уже почти 30-летний стаж, но я с нетерпением жду, чтобы эта новая расширенная версия Lambda-CDM могла точно соответствовать другим наблюдательным данным нашей космологии. Если бы это было реально, это предполагало бы, что недостающие 95% космоса имеют эстетическое решение: мы забыли включить простой знак минуса».

J. S. Farnes. A unifying theory of dark energy and dark matter: Negative masses and matter creation within a modified LambdaCDM framework, Astronomy & Astrophysics (2018). DOI: 10.1051/0004-6361/201832898 , https://arxiv.org/abs/1712.07962. Read more at: https://phys.org/news/2018-12-universe-theory-percent-cosmos.html