Учёные объяснили природу тёмной энергии и тёмной материи
Учёные из Оксфордского университета объяснили природу тёмной энергии и тёмной материи, составляющих 95% Вселенной. С помощью компьютерной программы специалисты установили, что оба этих невидимых «вещества» представляют собой текучую субстанцию с отрицательной массой. По словам исследователей, им также удалось усовершенствовать современную стандартную космологическую модель. Однако российские эксперты считают, что само существование в природе частиц с отрицательной энергией и массой пока не доказано и выводы зарубежных специалистов требуют экспериментальной проверки.
Звёзды, планеты, туманности и даже далёкие галактики составляют лишь 5% Вселенной. Остальные 95%, согласно современной стандартной космологической модели (ССКМ), приходятся на невидимые субстанции — тёмную энергию и тёмную материю. Об их существовании учёные знают лишь благодаря наблюдению гравитационных эффектов, которые эти «вещества» оказывают на видимые астрономические объекты.
Астрофизики из Оксфордского университета выдвинули теорию, объясняющую природу тёмной энергии и тёмной материи. По их мнению, обе эти субстанции представляют собой аналог жидкости с отрицательной массой. Если гипотетически оттолкнуть такое вещество от себя, то оно, наоборот, приблизится.
«Мы считаем, что тёмную материю и тёмную энергию можно «объединить» в своеобразный аналог жидкости, которая обладает особым типом отрицательной гравитации», — сообщил автор исследования Джейми Фарнс.
Космологическая постоянная
Гипотезу о существовании тёмной материи с отрицательной массой в невидимой части Вселенной выдвинул Альберт Эйнштейн. Во время создания общей теории относительности физик также хотел построить статическую модель Вселенной и даже ввёл для этого в своё уравнение космологическую постоянную — или тёмную энергию.
Однако когда стало известно, что Вселенная расширяется, Эйнштейн назвал введение космологической постоянной в уравнение своей «величайшей ошибкой», которая не позволила ему предсказать расширение Вселенной. Но самое главное — существование отрицательной материи научным сообществом на тот момент было исключено. Считалось, что такое «вещество» станет истончаться по мере расширения Вселенной, а это противоречило наблюдениям, свидетельствующим о том, что плотность тёмной материи не меняется.
С тех пор астрофизики считали космологическую постоянную забавным недоразумением и приравнивали её значение к нулю. Но, как оказалось, «величайшая ошибка» Эйнштейна имеет полноценное право на существование в современной космологии.
«Раньше учёные пытались объединить тёмную энергию и тёмную материю в рамках общей теории относительности. Такой процесс оказался невероятно сложным. В новом исследовании мы использовали две старые идеи, которые совместимы с теорией Эйнштейна, — отрицательную массу и создание вещества — и объединили их», — пояснил Фарнс.
Учёные скорректировали ССКМ так, чтобы в ней за тёмную энергию и тёмную материю отвечала одна и та же субстанция — текучая с отрицательной массой. Оказалось, что «вещество» с отрицательной массой рождается непрерывно и отталкивается само от себя, это и приводит к ускоряющемуся расширению Вселенной.
«Гипотезу ещё предстоит доказать»
По мнению российских экспертов, выводы зарубежных коллег несколько преждевременны.
«В своём исследовании учёные исходили из гипотезы, согласно которой в природе есть частицы с отрицательной энергией и массой. Но мне кажется, что саму эту гипотезу ещё предстоит доказать», — заявил в беседе с RT доктор физико-математических наук Валерий Рубаков.
По мнению эксперта, не вызывает сомнения лишь тот факт, что космологическая постоянная Эйнштейна действительно важна в современной науке. Её существование объясняет, почему Вселенная расширяется с ускорением.
Однако, по словам Рубакова, невозможно разработать теорию с использованием в качестве переменных двух отрицательных — энергии или массы частиц, чтобы в ней при этом различные данные не противоречили друг другу.
«Время от времени выходят статьи про частицы с отрицательной массой, но все они несколько спекулятивные — построить теорию, в которой масса была бы отрицательной, и при этом чтобы в этой теории всё согласовывалось, пока никому не удалось. Но, конечно, некоторые учёные могут это оспаривать», — отметил Рубаков.
Чтобы получить экспериментальное доказательство своей теории, учёные из Оксфорда планируют провести серию работ на крупнейшем в мире радиоинтерферометре Square Kilometre Array.
«Если новая расширенная версия космологической модели будет соотноситься с данными, полученными в ходе наблюдений, то одна из самых сложных задач современной физики будет окончательно решена», — заключил Фарнс.
