Физики ищут новые коллайдерные подходы к частицам темной материи

Рис. 1. Три типа процессов, чувствительных к взаимодействию гипотетических массивных частиц темной материи

Рис. 1. Три типа процессов, чувствительных к взаимодействию гипотетических массивных частиц темной материи (D) с обычным веществом (SM): аннигиляция (слева), рассеяние (в центре), и рождение частиц темной материи на коллайдерах (справа)

Объяснение природы темной материи остается одной из главных задач физики элементарных частиц. Физики уже придумали сотни теорий за пределами Стандартной модели, которые включают в себя частицы-кандидаты в темную материю. Но до сих пор совершенно неясно, какая из них относится к нашему миру. К счастью, практически у всех этих теорий есть важное свойство: их можно проверять тремя взаимодополняющими способами (рис. 1). Во-первых, это аннигиляция частиц темной материи в обычные частицы, — либо в горячей ранней Вселенной, либо сейчас, в местах скопления темной материи. Во-вторых, это их рассеяние на обычном веществе: именно такой процесс пытаются зарегистрировать детекторы темной материи. В-третьих, это парное рождение частиц темной материи на коллайдерах в столкновении обычных частиц, — и вот здесь как раз возникает множество возможностей.

В ситуации, когда многочисленные эксперименты по детектированию частиц темной материи не приносят положительного результата, теоретики ищут новые способы косвенно заметить их проявление в экспериментах на Большом адронном коллайдере. Мы уже рассказывали про поиски суперсимметрии, в которых частицы темной материи играют важнейшую роль, — они уносят энергию и создают дисбаланс поперечного импульса в детекторе (см. рис. 3 из новости Поиски суперсимметрии на коллайдере принесли новую интригу), — а также про попытки зарегистрировать «невидимый» распад бозона Хиггса (Невидимые распады бозона Хиггса пока не замечены). Эти и другие подобные поиски пока не увенчались успехом. Однако теоретики продолжают изыскивать новые возможности для того, чтобы заметить наличие «темного сектора Вселенной» на Большом адронном коллайдере.

Здесь уместно напомнить о том, что темная материя может оказаться сложно устроенной гранью нашего мира. Она может представлять собой не один-единственный тип частиц, а целый «темный мир», со своими взаимодействиями и частицами разных масс. В зависимости от того, как именно устроено взаимодействие внутри темного сектора и что связывает его с обычными частицами, могут возникать новые способы протестировать такие модели на коллайдере. На днях в архиве препринтов вышли две показательные статьи, которые предлагают взглянуть на коллайдерные поиски темной материи с новых сторон.

В статье Hunting the dark Higgs (arXiv:1701.08780) изучается ситуация, когда частицы темной материи приобретают массу за счет темного же хиггсовского механизма. В этой теории возникает, в дополнение к темной материи, новое «темное взаимодействие» с довольно тяжелой частицей-переносчиком Z' и темный хиггсовский бозон s. Темный бозон Хиггса может быть довольно легким, легче, чем частица темной материи, но при этом нестабильным. Он может слегка смешиваться с обычным бозоном Хиггса и, как следствие, распадаться на обычные кварковые пары.

Рис. 2. Процесс рождения пары частиц темной материи

Рис. 2. Процесс рождения пары частиц темной материи, в ходе которого излучается легкий «темный» бозон Хиггса, который затем распадается на обычную пару b-кварков. Рисунок из статьи M. Duerr et al., 2017. Hunting the dark Higgs

В рамках такой теории становится возможным процесс, показанный на рис. 2. В столкновении кварков рождается тяжелая частица-переносчик Z', которая тут же разваливается на пару частиц темной материи. Эти частицы невидимы для детектора и уносят поперечный импульс. Однако в ходе разлета они могут излучить легкий «темный» бозон Хиггса, который распадется на обычные частицы. Этот процесс может быть вполне интенсивным: в отличие от упрощенных моделей темной материи, здесь нет жестких ограничений на его вероятности из космологических данных. Детектор тогда увидит сильный дисбаланс поперечного импульса, поскольку пара b-анти-b полетит в одну сторону. В рамках Стандартной модели такие процессы очень редки, поэтому здесь есть шанс «поймать за руку» темную материю.

В принципе, на LHC уже изучались процессы с рождением одиночных адронных струй с дисбалансом поперечного импульса. Но если это обычная адронная струя, то такой процесс может легко происходить в Стандартной модели. Тут же речь идет про излучение двух b-струй, которые сливаются в одну «широкую» струю, — и вот для такого процесса фон уже намного ниже.

В другой статье Dark sectors and enhanced h→τμ transitions (arXiv:1701.08767) предлагается новая интерпретация одной из «загадок коллайдера» — распада бозона Хиггса на мюон и тау. Вместо распада H→μτ с нарушением «лептонного аромата», авторы делают предположение, что перед нами — распад H→μτφ, где φ — это новая частица из темного сектора, распадающаяся на частицы темной материи. Важный момент: в этой модели нет нарушения лептонного аромата, поскольку невидимая частица φ тоже обладает им как раз в нужной пропорции. Частицы темной материи в этой модели тоже несут в себе «память» о лептонном аромате, но только они являются стабильными и ни в электромагнитных, ни в обычных слабых взаимодействиях не участвуют. Авторы работы показали, как эту модель можно протестировать с помощью кинематических распределений мюона и тау-лептона.

Конечно, литература последнего месяца по этой теме не исчерпывается этими двумя статьями. Сейчас каждую неделю в архиве препринтов появляется по несколько теоретических статей с разными предложениями по поиску частиц темной материи и косвенной проверке этих моделей. В качестве иллюстрации упомянем только ряд февральских работ: проверка на LHC темного сектора, связанного только с лептонами (arXiv:1702.00016), космологические последствия для частиц темной материи, образующей связанные состояния (arXiv:1702.01141), целых две статьи про гравитационные волны, излученные в эпоху сильного фазового перехода внутри темного сектора (arXiv:1702.02698 и arXiv:1702.02117), очередные варианты Новой физики, включающие и частицы темной материи (arXiv:1702.02924, arXiv:1702.02949, arXiv:1702.04000), и, наконец, обзорная статья, посвященная поискам темной материи на LHC (arXiv:1702.02430). Без сомнения, изучение сложно устроенных темных секторов стало довольно активной ветвью в поле деятельности, связанном с поиском подходящих теорий за пределами Стандартной модели.


66
Показать комментарии (66)
Свернуть комментарии (66)

  • VICTOR  | 17.02.2017 | 22:59 Ответить
    Если говорят, что темная материя не взаимодействует с обычной, то в масштабах Галактики это требуется отсутствие заметного ЭМ взаимодействия только? То есть например может быть:
    1) заметное участие в сильном и слабом взаимодействии - буквально при пролете возле адронов и лептонов на их радиусе взаимодействия (порядка 10^-15 и 10^-18 метров);
    2) взаимодействие только к частицами высоких энергий - из обычных ограничений на коллайдере предполагаем, что частиц с энергией пару ТэВ, или сколько там нужно, в космосе мало среди тех, что участвуют в столкновениях с частицами ТМ.

    З.Ы. А по поводу статьи - может частицы ТМ ещё легче и например могут распадаться на пару c-anti-c.
    Ответить
    • Игорь Иванов > VICTOR | 18.02.2017 | 01:07 Ответить
      Что-то вы много напридумывали. Давайте я отвечу только на последнее утверждение. Частицы темной материи не могут распадаться сколько-нибудь существенным образом, поскольку они стабильны на масштабах возраста вселенной.
      Ответить
      • VICTOR > Игорь Иванов | 18.02.2017 | 20:50 Ответить
        Но тогда могут быть одни частицы темной материи (тяжелые) - они рождаются на коллайдере и быстро распадаются во что-то полегче. А те, что полегче - уже существуют 13.700000 миллиардов лет.
        Ответить
        • Игорь Иванов > VICTOR | 19.02.2017 | 00:38 Ответить
          Давайте не будем менять общепринятую терминологию. Частицы темной материи — это, по определению, частицы, стабильные на масштабе возраста Вселенной. Поэтому когда они родятся на коллайдере, они улетят незамеченные и все. Но конечно в теории могут существовать другие частицы, более тяжелые собратья темной материи. Вот они могут конечно распасться. А также могут быть новые частицы совсем иного сорта, которые, хотя и легче темной материи, но нестабильны. В этой заметке как раз такой вариант описан.
          Ответить
    • PavelS > VICTOR | 18.02.2017 | 11:43 Ответить
      Виктор, было бы заметное участие в сильном взаимодействии - нейтрон бы получился. Ну, почти что нейтрон. Да, конечно же нейтронами можно просветить даже потолще лист стали чем гамма-лучами, но всё равно, они отлично детектируются.
      Ответить
    • PavelS > VICTOR | 18.02.2017 | 15:13 Ответить
      Да, ещё при обуждении тёмной материи надо бы строить такие модели, чтобы из ТМ не возникало чрезмерно компактных сгустков. Т.е. чтобы не было тёмных планет и тёмных звёзд. Иначе их скорее всего бы уже нашли, хотя тут я до конца не уверен. Таки найти хоть одну планету без явно видимой звезды - дело на грани возможностей современной технологии.
      Ответить
  • Игорь Кр  | 18.02.2017 | 12:05 Ответить
    Если не брать в расчет нейтрино (которое, хоть и слабо, но все-же взаимодействует с обычным веществом), то, вроде бы, с уверенностью можно говорить лишь о гравитационном взаимодействии темной и обычной материи? А если понимать гравитацию как искривление пространства-времени, то, получается, вообще о каком-либо взаимодействии со 100% уверенностью, говорить не приходится?
    Ответить
    • Игорь Иванов > Игорь Кр | 19.02.2017 | 00:43 Ответить
      Со 100% уверенностью мы вообще ничего не можем утверждать. Собственно, откуда вы знаете, что мир вообще существует?
      Ответить
      • aksayskiy > Игорь Иванов | 19.02.2017 | 07:42 Ответить
        Игорь, со 100% уверенностью могу сказать, что у Вас прекрасный интеллект, по человеческим меркам, коль Вы способны на такие замечания :)
        Ответить
  • persicum  | 18.02.2017 | 14:22 Ответить
    Интересно, а почему частицы ТМ обязаны взаимодействовать слабым образом? Иначе они не народились бы в момент БВ?
    Ответить
    • PavelS > persicum | 18.02.2017 | 15:20 Ответить
      Может путаю, но вроде есть модели где даже слабым образом не взаимодействуют. Но в таком случае их поиск становится совсем уж печальным делом. Насколько я (не)понимаю, пока нет сколь-либо вразумительных данных, полёт фантазии теоретиков вообще мало чем ограничен. Вплоть до того, что вроде как не совсем угасли попытки тёмный сектор спихнуть на обычную материю, типа ну прям очень большого количества Юпитеров - вроде это не мэйнстрим в науке, но и до конца такой вариант не закрыт.
      Ответить
      • VICTOR > PavelS | 18.02.2017 | 15:52 Ответить
        Когда ТМ пробуют объяснить только кривые вращения галактик, то видел для этого понятие "гало из красных карликов". Хотя скорее нужны коричневые (слабо заметные в том диапазоне, в котором пробуют найти газ и звезды), то есть встречающаяся скажем 1 масса Юпитера в кубе со стороной 300 св. лет.
        Объяснять этим структуру Местной группы - уже наверное не так просто будет.
        Ответить
        • Игорь Иванов > VICTOR | 19.02.2017 | 00:51 Ответить
          Кривые вращения галактик — это историческе первое свидетельство. Главный аргумент сейчас — это образование крупномасштабной структуры вселенной и барионные осцилляции, которые видны через угловое распределение реликтового излучения.
          Ответить
    • Игорь Иванов > persicum | 19.02.2017 | 00:49 Ответить
      Не совсем так.

      В ранней очень горячей вселенной были в локальном термодинамическом равновесии все типы частиц, которые должны были народиться при БВ (ну а точнее, при выходе из инфляционной стадии в горячую вселенную). Как они могут не народиться, я не представляю, ведь в эпоху сильной гравитации они точно могут рождаться. Далее, если частицы ТМ вообще никак кроме гравитации не взаимодействуют, то они при остывании вселенной не проаннигилировали бы, и тогда их осталось бы слишком много, на порядки больше, чем мы реально видим. Поэтому какое-то взаимодействие у них должно быть. Но будет ли это (электро)слабое взаимодействие или какая-то новая сила, неизвестно.
      Ответить
      • PavelS > Игорь Иванов | 19.02.2017 | 13:01 Ответить
        1) Нет, я имел в виду другое, не то что они никак кроме гравитации не взаимодействуют, а не взаимодействуют сильно-электромагнитно-слабо. Т.е. подразумеваются негравитационные силы которые замкнуты на тёмный сектор. Получается тёмный сектор связан с нами только через тяготение, словно бы он в параллельной, но недалёкой от нас вселенной. Или это слишком бурно в плане фантазии?

        2)а причем сильная гравитация и конец инфляции? Это вроде разные эпохи. Не?
        Ответить
        • VICTOR > PavelS | 19.02.2017 | 18:40 Ответить
          >причем сильная гравитация и конец инфляции
          Вот как закончилась инфляция, Вселенная была очень маленькой. Значит и гравитация большой была. Правда в моем понимании "маленькая" - это десятки миллионов световых лет, то есть меньше она просто не могла быть.
          Ответить
          • PavelS > VICTOR | 19.02.2017 | 19:54 Ответить
            Большое, маленькое... это слова. Вот размер пирамиды Хеопса - это большое или маленькое? Мне казалось что Игорь под большой гравитацией понимал что-то другое.

            Про 10млн световых лет, боюсь это число высасоно из пальца, особенно как обоснование "меньше она просто не могла быть". Для древнегреческой науки это сошло бы, но сейчас как-то не очень.
            Ответить
            • VICTOR > PavelS | 19.02.2017 | 20:55 Ответить
              Если мы говорим, что это уже после окончания инфляции. Имеем хотя бы минимальную оценку массы Вселенной. Могла ли в тот момент Вселенная быть черной дырой? Или скажем при таком сжатии темная и обычная материя создают такие силы, что даже при условии r<R_g вещество может под действием давления покинуть сингулярность?
              Но я не смог найти хорошей оценки массы Вселенной (обычной материи), так что взял только 100 миллионов галактик массой по 100 миллиардов масс Солнца. Это выходит 3.12 миллионов световых лет.
              Ответить
            • Игорь Иванов > PavelS | 25.02.2017 | 01:31 Ответить
              Я неаккуратно сказал. Я имею в виду фазу, когда инфлатонное поле сказывается в минимум и тратит свою энергию на рождение частиц вещества. Обычно в этом процессе нарождается все, что энергетически может народиться.
              Ответить
  • akb  | 18.02.2017 | 22:43 Ответить
    Сколько же спекуляций и инсинуаций на тему т.н. "темной материи". И все из-за того, что когда-то отказались от концепции относительной инерции, основанной на принципе Маха. Вот взяли бы за основу этот принцип, и посчитали - как притяжение "далеких звезд" влияет на движение собственных звезд в галактиках. И оказалось бы, что влияние это более заметно на периферии галактик, и звезды, находящиеся там, могут иметь бОльшую скорость, чем если не учитывать притяжение "далеких звезд".
    Ответить
    • Игорь Иванов > akb | 19.02.2017 | 00:54 Ответить
      Вам последнее предупреждение: комментарии из серии, что современная физика совсем уже запуталась, а самом деле мир устроен так-то и так-то — путь к бану.
      Ответить
      • akb > Игорь Иванов | 19.02.2017 | 01:59 Ответить
        ...
        Ответить
        • Fireman > akb | 19.02.2017 | 04:22 Ответить
          кстати, чисто из любопытства не секрет Ваш возраст, род деятельности и образование (среднее, высшее, какое высшее)

          Принцип Маха еще в 1961 году был признан неверным, в последующие годы этот вывод был перепроверен и подтвержден

          для "сотен теорий" выполняются 3 принципа
          1) они объясняют ВСЕ известные явления (в рамках теории)
          2) они способны предсказывать новые явления
          3) они фальсифицируемы

          принцип Маха обос**лся на 1), зато хорошо проявил себя в 3) и поэтому ушел в историю как еще одна несостоявшаяся теория

          когда в этих "сотнях теорий" сработает 3) (чаще всего так и бывает) они последуют за принципом Маха

          А Вам все таки стоит почитать про научный метод и немного про историю физики - очень полезно
          Ответить
          • akb > Fireman | 25.03.2017 | 23:25 Ответить
            ...
            Ответить
    • Fireman > akb | 19.02.2017 | 01:02 Ответить
      Ок - объясните этим бредом скопление Пули
      http://www.milkywaygalaxy.ru/images/pulya.jpg
      Ответить
      • akb > Fireman | 19.02.2017 | 01:19 Ответить
        ...
        Ответить
        • Fireman > akb | 19.02.2017 | 04:26 Ответить
          то, что 2 скопления летели навстречу друг другу, врезались и сейчас можно наблюдать как столкнувшийся газ резко тормозит (т.е. очень хорошо светит в рентгене), а почти вся масса двух скоплений прошла насквозь без помех (масса через гравитационное линзирование наблюдается), хотя вроде как вся масса должна быть в этом самом тормозящемся и соударяющемся газе

          P.S.

          повторю просьбу если не сложно - пожалуйста Ваше образование (специализации) и род деятельности
          Ответить
          • VICTOR > Fireman | 19.02.2017 | 18:43 Ответить
            Да, описание такого случая где-то видел. Но вот как доказали, что там скопления ТМ двух галактик (в данном случае скоплений, как я помню) прошли друг через друга - не знал.
            Ответить
          • nicolaus > Fireman | 20.02.2017 | 20:39 Ответить
            Согласно ниже приведенной гипотезе, дырка которая окружала галактики, может продолжать по инерции лететь дальше, пока не схлопнется в соответствие с новой массой светлой материи.
            Ответить
          • akb > Fireman | 25.03.2017 | 22:50 Ответить
            надеюсь, мой ответ на Вашу просьбу ушел на Ваш e-mail. Здесь подчистил.
            Ответить
      • PavelS > Fireman | 19.02.2017 | 20:04 Ответить
        По-хорошему говоря, никто не говорит что масса в скоплениях распределена равномерно и заключена в газе. Может, она заключена и в галактиках. Не? Ведь что два скопления галактик прошли навылет одно сквозь другое - это ж не значит, что галактики столкнулись. А уж тем более, при столкновении галактик потоки звёзд проходят один сквозь другой и даже сами галактики могут не разрушиться а идти дальше своим курсом.

        По факту, сталкиваются лишь отдельные атомы газа, который и светится. Но это мелочи.
        Ответить
  • nicolaus  | 20.02.2017 | 20:07 Ответить
    В одном из комментариев выдвинул гипотезу, что частицы темной материи отталкиваются от самих себя и от частиц светлой материи. По этой причине они не кучкуются в центре галактики, не образуют звезды и их невозможно найти в окрестностях Земли, поскольку их обычная гравитация выдавила на периферию галактики. В общем, эта гипотеза была в некотором роде шуткой, хотя и хорошо объясняла странности темной материи. Сегодня прочитал одну интересную статью в Популярной Механике http://www.popmech.ru/science/322752-ogromnaya-kosmicheskaya-pustota-ottalkivaet-nashu-galaktiku/ и оригинал http://www.nature.com/articles/s41550-016-0036 , в которой утверждается, что пустота может отталкивать галактики. Шутка становится уже не шуткой.
    Ответить
    • PavelS > nicolaus | 21.02.2017 | 11:31 Ответить
      Да, пустота отталкивает галактики, есть такая тема. И тут чем больше энергия (масса?) вакуума, тем сильнее он антигравитирует. Это парадокс, который ну просто контринтуитивен. Но думаю что тем, кто такое изобрёл - виднее. Впрочем, как я понимаю, реального понимания какой же уровень энергии у вакуума на самом деле - никто не понимает, т.к. наши возможности гораздо меньше, чем у крепостного крестьянина 17 века померить уровень воды в своём пруду относительно океана.

      Про ТМ. Она таки кучкуется, но в масштабах галактик. Так что что-то должно заставить её притягиваться.
      Ответить
      • Angl > PavelS | 21.02.2017 | 13:08 Ответить
        Какая бы темная она ни была, если она гравитационно взаимодействует, должна падать в черные дыры, в том числе в СЧД. То есть существующие модели уже сейчас должны давать сильное несоответствие масс СЧД с темпами поглощения видимой материи, а также и модели аккреционных дисков без учета содержания ТМ в диске.
        Ответить
        • PavelS > Angl | 21.02.2017 | 23:55 Ответить
          Она - это кто? Тёмная материя или тёмная энергия? Тёмная материя может быть и падает. Да никто это не видит.

          Про модели акк.дисков - а вот слабо посчитать степень несоответствия? Я же думаю что всё соответствует. Т.к. тёмная падает так, словно бы её и нет вовсе.
          Ответить
        • VICTOR > Angl | 22.02.2017 | 12:02 Ответить
          Если Вы можете сопоставить массу ЧД с тем, с какой силой она действует на вещество этого диска. То возможно, что Вы увидите несоответствие между фактом "гравитация должна сжимать падающую материю до давления X" и "обычная материя (как правило там водород, не знаю, найду ли оценку соотношения в межзвездном газе молекул H2, HD, D2, He-3 и He-4) с известным уравнением состояния вела бы себя при давлении X не так, как наблюдается". Тогда можно точно сказать, что в падающем веществе есть какое-то вещество с другим уравнением состояния (или действительно - как-то не так реагирующее на гравитацию).
          Но в моем понимании ОТО нельзя реагировать на гравитацию "как-то не так", если мы конечно не имеем столкновение частиц с энергией 10^15 ГэВ и выше. Так как с точки зрения ОТО частицы реагируют на искривление пространства, которое можно записать через зависимость метрического тензора от координат. Но пока нет у нас возможности сказать, что вот вокруг этой черной дыры частицы разгоняются до указанных энергий и там начинают работать поправки к константе взаимодействия.
          Ответить
      • nicolaus > PavelS | 21.02.2017 | 13:22 Ответить
        «Она таки кучкуется, но в масштабах галактик. Так что что-то должно заставить её притягиваться.»

        Здесь физика следующая.
        Т.к. частицы темной материи отталкиваются от частиц светлой материи, то вещество галактики будет стремиться вытолкнуть темную материю из пределов галактики. В тоже время, частицы также отталкиваются от самих себя, поэтому они должны быть относительно равномерно распределены в незанятом обычной материей пространстве, и стремятся заполнить все пустоты. В связи с чем, вокруг галактики должна быть переходная зона. Возможно, эта зона находится далеко от центра, там, где расположено гало галактики.

        Известным эффектом проявления темной материи является плоская кривая скорости орбитального движения объектов в гало галактики. Эту кривую, предположительно (расчеты не делал), можно объяснить тем, что на движущиеся объекты на периферии галактики, дополнительно к силе притяжения вещества, действует сила отталкивания от частиц темной материи, направленная также в сторону центра галактики. Эта сила возникает в связи с тем, что объекты на периферии галактики находятся ближе к границе между темной и светлой материей в направлении от центра галактики, чем к границе на другой стороне галактики. Поэтому возникает дополнительное притяжение вещества в сторону центра галактики.
        Ответить
        • VICTOR > nicolaus | 21.02.2017 | 16:13 Ответить
          Но в Вашей гипотезе скажем будет 5% межгалактичкого газа обычной материи и 20% ТМ. Темная материя притягивается к себе (сильне, чем отталкивается от обычной материи) и это формирует крупномасштабную структуру Вселенной?
          Ответить
          • nicolaus > VICTOR | 21.02.2017 | 19:01 Ответить
            Из этого ничего не получится. Обычная материя просто вытолкнет из себя сгусток темной материи, и он сам по себе будет плавать в пространстве. Если встретится с другим сгустком, то, может быть, с ним сольется, т.к. сгустки взаимно притягиваются.

            Здесь необходимо создать конструкцию, в которой темной материи некуда бежать от обычного вещества. Такая ситуация возникает, если темной самоотталкивающейся материей заполнено все пространство во Вселенной. В этом случае темная материя может оказывать гравитационное давление на сгустки вещества.

            В конструкции, которую я описал, ячеистая структура вселенной получается очень хорошо. В качестве аналогии можно привести процесс производства поролона. В процессе производства поролона пластик (полимер из длинных молекул ) облучают электронами, которые разрывают молекулярные связи. При этом возникают пузырьки газа, которые расширяются и сдавливают остатки полимера. В результате образуется характерная структура из ячеек.
            Исходный пластик можно сравнить с состоянием вселенной, когда вещество было распределено равномерно. В процессе развития вселенной, темная материя оказывает давление на остатки светлой материи и она расплющивается в виде ячеек, как в поролоне.
            Ответить
            • VICTOR > nicolaus | 21.02.2017 | 22:11 Ответить
              Но как я понял, во Вселенной это все же нити, а не поверхности ячеек. Или на масштабах в несколько миллиардов световых лет все же "стены"?
              Хотя придумать теорию в космологии для образования скоплений вещества на границах каких-то областей расширения было бы проще.
              Ответить
              • PavelS > VICTOR | 21.02.2017 | 23:59 Ответить
                Есть и "нити", и "стены". И оба термина очень таки активно используются.
                Ответить
              • nicolaus > VICTOR | 22.02.2017 | 12:03 Ответить
                Все зависит от процесса производства «поролона». Если нарушить техпроцесс, например, если облучить полимер больше чем надо и перегреть облученный лист на стадии вспенивания, то получатся ячейки, скрепленные нитями.
                Ответить
            • tetrapack > nicolaus | 22.02.2017 | 20:16 Ответить
              Химики-технологи негодуэ относительно электронно-стимулированного пенополиуретана! }:->
              Ответить
              • nicolaus > tetrapack | 23.02.2017 | 12:45 Ответить
                Ну да. Это может быть электронно-стимулированный пенополиуретан. Но не только. Из него делают термоизоляцию. Завод в Удмуртии. Для облучения электронами там используется маленький ускоритель электронов, сделанный в Новосибирске. Все эти процессы я своими глазами видел и много технологи рассказывали. Интересно, что я написал неправильно, помимо названия пластика? Изменение названия допустимо для большей наглядности.
                Ответить
        • tetrapack > nicolaus | 22.02.2017 | 20:51 Ответить
          Мой вам совет. Вы сделайте расчеты, сделайте. *sarcasm*
          Ловлю Вас на жонглировании терминами, понятиями и выводами.
          Не смешивайте, пожалуйста, пиар-научпоп, с популяризацией науки, и, тем более, с самой наукой.
          Не буду спорить с вашей гипотезой, только намекну.
          ТМ обнаруживают по гравитационному линзированию.
          Стартуйте от этого факта и верифицируйте свою гипотезу.
          Ответить
          • nicolaus > tetrapack | 23.02.2017 | 12:47 Ответить
            Спасибо, что ответили на комментарий. Качественный анализ этой гипотезы обязательно сделаю. Пока некогда. Когда будет есть- когда, обсуждение выйдет из фокуса внимания. А обсудить все равно хочется. Интуиция обычно меня не обманывает.

            С гравитационным линзированием все в порядке. Если все пространство во Вселенной заполнено антигравитирующей темной материей, то область пространства вокруг светлой материи, где нет темной материи, будет собирающей линзой.
            Ответить
            • Игорь Иванов > nicolaus | 25.02.2017 | 01:34 Ответить
              > Качественный анализ этой гипотезы обязательно сделаю. Пока некогда.

              Это разновидность стандартной реплики альтернативщиков: я вам тут предложил свою светлую идею, а детали вы уж сами разработайте, вы в этом мастаки.
              Ответить
              • nicolaus > Игорь Иванов | 25.02.2017 | 15:38 Ответить
                Игорь, я вовсе не хочу, чтобы мои идеи разрабатывали другие. На все свои изобретения предпочитаю получать патенты сам. Просто люблю дискуссии. Например, такие, одна из которых недавно состоялась здесь http://elementy.ru/novosti_nauki?discuss=432918. То, что идея еще сырая, для меня является затруднением, а для оппонентов преимуществом. Однако дискуссию все равно надеюсь выиграть. Дискуссия, стремление ее выиграть и узнать что-то новое являются стимулами. Разумеется, в дискуссии аргументы должны быть научными.

                «Качественный анализ» не означает что анализ должен быть всеобъемлющим и выражен в виде какого либо научного труда. Этот анализ нужен, прежде всего, для того, чтобы убедится в правильности или неправильности идеи, и я его в состоянии сделать сам (можно попытаться найти противоречия идеи с известными данными). Тогда я буду в большей степени уверен, что не проиграю дискуссию.
                Ответить
                • nicolaus > nicolaus | 25.02.2017 | 19:23 Ответить
                  P.S.
                  Нашел иллюстрацию с траекториями движения скоплений галактик, где наглядно видно, что "пустота" отталкивает https://habrastorage.org/files/11d/149/db8/11d149db814e45d4a10c1ae4ff3fe929.jpg.
                  Ответить
                  • persicum > nicolaus | 26.02.2017 | 08:41 Ответить
                    Я тоже озадачился вопросом - почему ТМ не собирается в звезды, в планеты, а заметна только на уровне галактик? Но серьезная наука об антигравитации не говорит.

                    Оказывается, как все просто! ТМ не может эффективно остывать, ведь фотоны она не испускает. Поэтому и не может объединятся в компактные сгустки.
                    Ответить
                    • nicolaus > persicum | 26.02.2017 | 15:34 Ответить
                      «ТМ не может эффективно остывать, ведь фотоны она не испускает. Поэтому и не может объединятся в компактные сгустки.»

                      Частично согласен.

                      Темную материю разделяют на холодную, теплую и горячую.

                      Космологические данные исключают того, что горячей темной материи много.

                      Наблюдения показывают, что «темные гало отдельных галактик, групп и скоплений галактик, скорее всего, находится в состоянии, близком к вириальному равновесию. Следовательно, они стоят из частиц холодной темной материи, частицы которой движутся со скоростями, не превышающими 1000км в секунду.» [ http://cyberleninka.ru/article/n/tyomnaya-materiya-dinamicheskie-problemy стр. 403]

                      Для холодной темной материи существует так называемая проблема сингулярного гало. Расчёты однозначно указывают на то, что холодная тёмная материя (CDM) будет образовывать касп или сингулярность (резкий пик в распределении) в центре галактики или в целом в более плотных областях Вселенной. Говоря понятным языком, тёмная материя в галактике, например в нашей Галактике Млечного Пути будет падать в центр, стягиваться в ядро галактики гораздо сильнее, чем в другие регионы. Однако все прямые астрономические наблюдения, приведшие к обнаружению эффекта тёмной материи, показывают обратную картину: тёмная материя образует гало вокруг галактики (заполняет пустоты между скоплениями галактик) и не показывает никаких сингулярностей (каспов) в своем распределении.
                      https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%91%D0%BC%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%8F ]

                      Предложенная гипотеза с легкостью справляется с этой проблемой.
                      Ответить
                      • PavelS > nicolaus | 26.02.2017 | 18:24 Ответить
                        Проблема современной физики отнюдь не в нехватке фантазии у теоретиков. Проблема в том, как получить систему уравнений по которым можно __посчитать__ всё что наблюдается. Т.е. если не вдаваться в рассчеты, то и вовсе без тёмной материи можно обойтись, просто проигнорировать её и всё. То, что галактики крутятся чуть быстрее чем надо - это само по себе уже проявляется лишь в расчетах.

                        У меня у самого есть ряд идей что хорошо бы посчитать и проверить. Но - всё упирается в отсутствие исходных данных (зачеркнуть последние 3 слова) в мои кривые руки и лень т.к. я пока не нашел нужных данных в интернет, не проявил настойчивость запросить там где есть. И уверен что у всех профессиональных физиков/астрономов таких идей в 100500 раз больше.
                        Ответить
                        • nicolaus > PavelS | 03.03.2017 | 20:19 Ответить
                          Я думаю, что система уравнений сложится сама собой, если есть понимание исследуемого объекта. Понимание формируется через модель этого объекта в нейронной сети головного мозга, где имеются (отражены) основные взаимосвязи частей объекта и их движение. Для этого необходимо собрать максимум информации об объекте и необходимо время на размышление.

                          В данной дискуссии пытаюсь найти модель темной материи. Для того, чтобы двигаться вперед, необходимо иметь некоторые опорные точки (основную идею). Эту идею я здесь сформулировал и она мне представляется правильной, поскольку, на мой взгляд, имеет меньше противоречий с наблюдаемыми явлениями, чем стандартная модель. Однако некоторые следствия из этой идеи не стыкуются с существующими математическими моделями. Логика подсказывает, что на данном этапе лучше не обращать на это внимание – нестыковки могут оказаться миражами, и их можно снять.

                          В дискуссии было обозначено, что частицы темной материи выталкиваются гравитационным полем обычной материи. Для того, чтобы наблюдалось дополнительное гравитационное линзирование, искривление пространства под действием темной материи должно быть отрицательным. Это возможно в случае, если частицы темной материи имеют отрицательную гравитационную массу (инертная масса положительна). Однако, если частицы темной материи имеют отрицательную гравитационную массу, они по закону всемирного тяготения должны притягиваться. Минус, умноженный на минус, дает плюс. Это создает противоречие с тем утверждением, что частицы должны взаимно отталкиваться.

                          Противоречие, видимо, разрешается тем, что пространство с отрицательной кривизной (пространство анти-де Ситтера) обладает в отношении гравитационного взаимодействия другими свойствами. Например, в этом пространстве нет вещественной сферы, и частицы в этом пространстве не могут концентрироваться в принципе. В связи с чем, частицы темной материи равномерно распределены по плоскости плоского пространства, а также могут, за счет термодинамического потенциала, заходить в сторону пространства с положительной кривизной. По существу это означает, что частицы отталкиваются.
                          Ответить
                  • nicolaus > nicolaus | 26.02.2017 | 16:17 Ответить
                    «…серьезная наука об антигравитации не говорит.»

                    А зря. Вполне возможно, что в нашей галактике есть планета с нзванием «Пандора», на которой есть минерал «анобта́ниум» содержащий в себе частицы антигравитирующей темной материи. Планета сформировалась далеко за пределами нашей галактики, где плотность темной материи достаточно велика. На этой планете, возможно есть плавающие в атмосфере горы. Добыча и концентрация частиц темной материи позволит совершить новую технологическую революцию, в т.ч. создать лифты в космос. Этой революции так не хватает современному человечеству для решения проблемы перенаселения. :)
                    Ответить
                    • persicum > nicolaus | 26.02.2017 | 16:38 Ответить
                      Насколько я понимаю, анобтаниум - это комнатный ВТСП.

                      Как могут карликовые галактики обращаться вокруг больших, если бы ТМ отталкивалась? Да и грав линзы рассеивали бы свет, вместо того чтобы собирать его
                      Ответить
                      • nicolaus > persicum | 26.02.2017 | 18:33 Ответить
                        «Насколько я понимаю, анобтаниум - это комнатный ВТСП».

                        Лучше слово «анобтаниум» переводить как «недостижимый» или «невозможный». По сути это минерал, который содержит нормальную материю и частицы антигравитирующей темной материи. Термин, возможно, не совсем удачный. Устоявшегося названия для этого минерала еще нет. Предложите другое название.

                        «Как могут карликовые галактики обращаться вокруг больших, если бы ТМ отталкивалась?»

                        Если две галактики расположены очень далеко друг от друга, то темная материи давит на галактики практически симметрично со всех сторон. Поэтому притяжения или отталкивания за счет темной материи нет. В тоже время темная материя не экранирует обычное гравитационное притяжение галактик. Поэтому они обращаются друг относительно друга, как будто темной материи нет.

                        Если карликовые галактики находятся в зоне гало большой галактики, то там, начиная с некоторой границы, увеличивается концентрация частиц темной материи практически с нуля до некоторой постоянной величины на бесконечности. При этом в переходной зоне возникает дополнительный градиент гравитационного поля. Поэтому притяжение маленьких галактик к большой будет больше в сравнении с тем, что если темной материи не было.

                        «Да и грав линзы рассеивали бы свет, вместо того чтобы собирать его»

                        За счет дополнительного градиента гравитационного поля в зоне гало галактики относительная глубина «гравитационной ямы» в центральной области галактики будет больше. Поэтому гравитационная линза будет сильнее преломлять свет.
                        Ответить
                    • VICTOR > nicolaus | 27.02.2017 | 22:23 Ответить
                      Какими теориями гравитации описывается Ваша антигравитация, простите за тавтологию. Банальной комбинацией уравнения Эйнштейна (зависимость тензора Ричи и скалярной кривизны от тензора энергии-импульса) и уравнения геодезических (символы Кристоффеля опять же от метрического тензора) Вы понятие "антигравитации" описать сможете? Или разработали уже другую теорию гравитации?
                      Ответить
                      • nicolaus > VICTOR | 28.02.2017 | 10:45 Ответить
                        Антигравитация описывается комбинацией уравнений Эйнштейна. Особенность в том, что искривление пространства здесь направлено в противоположную сторону, в сравнении с обычной материей. Например, такой метрикой обладает «белая» дыра.
                        Ответить
                        • nicolaus > nicolaus | 01.03.2017 | 18:46 Ответить
                          Еще одно свидетельство в пользу новой физики в отношении темной материи.

                          "Группа чилийских астрономов, используя MPG/ESO, 2,2-метровый телескоп в обсерватории Ла-Силья, провела детальный сравнительный анализ динамики 400 звёзд, находящихся на расстоянии до 13 тыс. световых лет от Земли. Количество обнаруженной обычной материи — звёзд, пыли и газа — оказалось достаточным для объяснения гравитационных эффектов, которые влияют на звёзды в этой части Галактики. По словами ведущего автора работы д-ра Кристиана Мони-Бидина, представляющего астрономический факультет Университета Консепсьон, это не оставляет места для тёмной материи в исследованном районе."

                          http://www.modcos.com/news.php?id=249

                          http://www.nature.com/news/survey-finds-no-hint-of-dark-matter-near-solar-system-1.10494
                          Ответить
                          • VICTOR > nicolaus | 06.03.2017 | 21:49 Ответить
                            Совсем не новость. теперь пробуйте какой-то МоНД объяснить кривые вращения галактик, раз ТМ в них нет.
                            Ответить
                            • nicolaus > VICTOR | 07.03.2017 | 15:12 Ответить
                              «Совсем не новость. теперь пробуйте какой-то МоНД объяснить кривые вращения галактик, раз ТМ в них нет.»

                              Это внутри галактики на расстоянии от центра до радиуса орбиты Солнца темной материи практически нет. В гало галактики темная материя присутствует. Для объяснения движения звезд, не выходящих далеко за солнечную орбиту, МоНД не требуется.
                              Ответить
                          • nicolaus > nicolaus | 12.03.2017 | 19:41 Ответить
                            Исследования показывают, что структура и свойства темной и светящейся материи очень хорошо скоррелированы.

                            Известно эмпирически полученное соотношение Талли — Фишера, связывающее массу или собственную светимость спиральной галактики и скорость её вращения или ширину линий излучения в её спектре. Впервые было опубликовано в 1977 г Ричардом Талли (англ. R. Brent Tully) и Джеймсом Фишером (J. Richard Fisher)

                            Научной командой под руководством Паоло Салуччи (Paolo Salucci), профессора Международной школы перспективных исследований (International School for Advanced Studies, SISSA), Италия были проведены исследования карликовых спиральных галактик. Результаты работы опубликованы в https://arxiv.org/abs/1609.06903 в январе 2017г. Ценность данного исследования заключается в том, что карликовые галактики отличаются относительно высоким содержанием темной материи.

                            По результатам исследований показано что, несмотря на большой диапазон изменения в яркости (∼2 порядка), кривые вращения в приведенных единицах являются подобными. Это подразумевает, что структурное параметры темной материи и светящаяся материи этих галактик не имеют никакой явной зависимости от яркости кроме той, которая происходят из процесса нормализации.

                            Исследователи на фиг.9 приводят характеристику произведения (р0rc) центральной плотности темной материи (р0) на радиус (rc) ядра гало темной материи от массы барионного (Мв) вещества, в диапазоне масс карликовых и обычных галактик. Как показано на графике, эта величина является постоянной в диапазоне масс галактик различающихся на 4-5 порядков. Причем разброс на участке для карликовых галактик является очень незначительным.

                            В результате полученных массовых распределений, не выявлено никаких доказательств острого снижения, в сторону снижения масс галактик, отношения массы барионного вещества к массе темной материи.

                            На фиг. 10, где приведена зависимость массы барионного вещества и виртуальной материи (эквивалентно массе темной материи), для карликовых и нормальных галактик, отмечается S-образная зависимость. По мнению авторов, эта зависимость может интерпретироваться как появление различных физических механизмов вдоль массовой последовательности диска галактик. При этом авторы высказываются: «Мы верим этому, что здесь мы касаемся решающего аспекта в проблеме темной материи.»

                            Исследователи отмечают, что темная материя и звездное распределение следует друг за другом очень тесно к уровню, для которого, регистрируется структура компактности звездного диска пропорциональная компактности структуры гало темной материи.

                            Наконец, исследователи хотели бы подчеркнуть, что результаты этой работы (и предыдущих работ, посмотрите, например, Донато и др. 2009), указывают, что темную материю вокруг галактики нужно рассмотреть, не как финальный продукт Космологической эволюции массивных компонент Вселенной, галактик, сегодня, но как прямое проявление из одной из его самых экстраординарных тайн.

                            Ниже приведена интерпретация некоторых из описанных выше свойств темной материи с помощью гипотезы темной материи.

                            Этой гипотезе может быть присвоено немного шутливое название - «темно-дырочная гипотеза темной материи». Название указывает на то, что объекты, которые являются эквивалентами скоплений «классической» темной материи, являются «дырками», выраженными в виде областей вокруг скоплений масс барионной материи, где «истинная» темная материя отсутствует или имеет меньшую концентрацию.

                            При этом «истинная» темная материя может состоять из частиц, которые имеют отрицательную гравитационную массу и обладают свойством антигравитации (хотелось бы в это верить). Инертная масса у частиц положительная. Эти частицы равномерно распределены в пространстве Вселенной с постоянной плотностью, в областях, где нет близко расположенных барионных масс. Дырки притягиваются между собой вместе с расположенными в них объектами из барионной материи, в случае, если их границы пересекаются. Отсутствие или низкая концентрация частиц темной материи внутри дырок объясняется их полным или частичным вытеснением гравитацией барионной материи, т.к. барионная материя и темная материя отталкиваются.

                            Отличительной особенностью предлагаемой гипотезы является то, что свойства темной материи рассматриваются как прямое проявление этих свойств, а не как результат эволюции массивных компонент как в стандартной гипотезе (чем полностью поддерживаю основной вывод рассмотренного исследования). Это связано с тем, что для всех удаленных массивных космологических объектов окружение является практически одинаковым – все объекты расположены в пространстве темной материи с одинаковой плотностью. Поэтому свойства проявления темной материи вблизи барионных масс являются только функцией барионных масс этих объектов и функцией распределения плотностей этих масс. В связи с чем, выявленные в рассмотренной работе https://arxiv.org/abs/1609.06903 , а также работах других авторов ( F. Donato, 2009, A constant dark matter halo surface density in galaxies ) отношения между темной и барионной материей являются строгими и мало зависящими от результатов эволюции.

                            Следствием гипотезы, в частности, является то, что во Вселенной не должно быть устойчивых скоплений темной материи, существующих как сами по себе, вне отрыва от барионных масс. Что, в сущности, как следует из результатов исследования, проверено для галактик, отличающихся по массе на 4-5 порядков.

                            Наличие во Вселенной объектов, у которых соотношение темной материи по отношению к барионной матери составляет 99% и более объясняется тем, что при малой плотности звезд и низкой гравитации, вытеснение частиц темной материи из центра скопления осуществляется не полностью. В результате этого степень вытеснения не ограничивается насыщением как в массивных галактиках, где масса в большей степени сосредоточена в центре галактики. Насыщение связано с достижением нулевой плотности темной материи в центрах некоторых галактик, понизить которую уже невозможно. В результате, относительная масса темной материи по отношению к барионной материи у карликовых галактик с низкой плотностью получается больше, чем у более сконцентрированных и массивных галактик.

                            Этим фактором, в частности, может быть объяснена нижняя ветвь S-образной зависимости на участке для карликовых галактик, приведенная на фиг. 10, которая идет выше асимптоты для обычных галактик.
                            Ответить
                          • nicolaus > nicolaus | 17.03.2017 | 21:51 Ответить
                            Просмотр новостей показал, что в последнее время (2016-2017г) наблюдается всплеск интереса к темной материи. Появились статьи, где приводится анализ результатов наблюдений за темной материи с помощью новейших инструментов. Например, можно отметить исследования на основе обработки изображения из Kilo Degree Survey (KiDS), ESO VLT Survey Telescope (VST) в Чили. (Кстати, оптические компоненты VST были изготовлены на Лыткаринском стекольном заводе в Москве.)

                            По результатам наблюдений многие исследователи склонятся к тому, что свойства темной материи не укладываются в стандартную модель темной материи и что эти исследования являются предтечей новой физики. Поэтому, начатая здесь дискуссия (жаль, что не очень активная) здесь вполне уместна и вписывается в «мain stream» научной мысли. В связи с тем, что в «Элементах» практически нет статей в рамках этого направления, я продолжу свой обзор новостей про темную материю и их интерпретацию в соответствие с гипотезой темной материи.

                            В опубликованной 16 марта 2017г статье в журнале Nature. http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7645/full/nature21685.html
                            астрономы заявляют, что темная материя почти отсутствовала в первых галактиках Вселенной, возникших после Большого Взрыва, или же она вела себя не так, как в их современных "сестрах".

                            "Удивительно, но скорость вращения звезд и газа в этих галактиках не является одинаковой для их окраин и центра – она уменьшается при движении к их периферии. Это означает, что или в них доминировала обычная, а не темная материя, или же потоки газа в них были гораздо более активными и турбулентными, чем в их современных "кузинах", — заявил Райнхард Генцель (Reinhard Genzel) из Института внеземной физики Общества Макса Планка в Гархинге (Германия).»
                            «Более того, дальнейшие наблюдения и теоретические расчеты показали, что в центральной части этих галактик фактически нет темной материи, или содержится ее крайне малое количество. Это открытие, с одной стороны, укладывается в другие наблюдения за ранней Вселенной, но, с другой стороны, оно указывает на то, что галактики сформировались раньше, чем в них скопилась темная материя, что не полностью соответствует текущим представлениям о ее поведении и распределении.» https://ria.ru/science/20170315/1490113272.html
                            Исследования были проведены при помощи телескопа VLT в высокогорной обсерватории Параналь в Чили.

                            Интерпретация с помощью гипотезы.

                            На данном этапе конструирования гипотезы я не склонен обосновывать свойства частиц антигравитирующей темной материи. Свойства частиц выбираются с условием, что эти свойства необходимы для объяснения наблюдаемых явлений, какими бы фантастическими эти свойства не были бы. Конечной задачей является то, чтобы подобрать набор и свойства частиц такими, чтобы они хорошо объясняли все наблюдаемые явления.

                            Можно предположить, что с расширением пространства во Вселенной частицы темной материи теряют хаотическую скорость. В начале развития Вселенной скорость частиц была большая, поэтому степень вытеснения темной материи скоплениями светлой материи была меньше – частицы темной материи могли практически без отклонения пролетать сквозь галактику. В связи с чем, дырка в темной материи была неглубокой и очень плоской. В результате ее наличие существенно не сказывалось на распределение видимых скоростей звезд галактики.

                            Для проверки гипотезы могут использоваться наблюдения за профилями скоростей галактик с различным красным смещением. При этом с уменьшением красного смещения должно наблюдаться плавное увеличение относительных скоростей вращения периферийных областей галактик.

                            Интерпретация, если она верна, говорит о том, что антигравитирующая темная материя представлена в виде материальных частиц, а не в виде свойств вакуума.
                            Ответить
                          • nicolaus > nicolaus | 18.03.2017 | 19:08 Ответить
                            Хендрик Хильдебрандт из Argelander-Institut für Astronomie в Бонне, Германия и Массимо Виола из Лейденской обсерватории в Нидерландах возглавили группу астрономов из разных уголков мира, которые обрабатывали изображения Kilo Degree Survey (KiDS), которые получены с ESO VLT Survey Telescope (VST) в Чили. Для их анализа использовались изображения из обзора, которые охватывали пять участков неба, покрывающих общую площадь, примерно в 2200 раз превышающую размер полной Луны, и содержащую около 15 миллионов галактик.

                            Используя высокое качество изображения, доступное VST на сайте Paranal, и используя инновационные компьютерные программы, команда смогла выполнить одно из самых точных измерений, когда-либо сделанных на основе эффекта, известного как «космический сдвиг». «Космический сдвиг» это тонкий вариант слабого гравитационного линзирования, в котором свет, испускаемый далекими галактиками, слегка деформируется гравитационным эффектом больших количеств вещества, таких как скопления галактик. https://en.wikipedia.org/wiki/Weak_gravitational_lensing#Cosmic_shear

                            Интересно, что результаты их анализа, по-видимому, не согласуются с выводами из результатов спутника Планк Европейского Космического Агентства, ведущей космической миссии, исследующей фундаментальные свойства Вселенной. В частности, измерение группой KiDS того, как скопление вещества во всей Вселенной - ключевой космологический параметр, - значительно ниже, чем значение, полученное из данных Планка.

                            Массимо Виола объясняет: «Этот последний результат указывает на то, что темная материя в космической сети, на которую приходится примерно четверть содержания Вселенной, менее массивна (менее громоздка), чем мы считали ранее».

                            Источник - пресс релиз проекта kids http://kids.strw.leidenuniv.nl/pr_dec2016.php 7 декабря 2016г.

                            «Результаты наблюдений за 15 миллионами галактик в рамках проекта KiDS при помощи телескопа VST, означают, что нити "космической паутины", через которые проходит свет, обладают неожиданно малой толщиной гораздо меньшей, чем предсказывает теория и показывают наблюдения космического телескопа "Планк", следившего за флуктуациями реликтового излучения.» https://ria.ru/science/20161207/1483035197.html

                            Интерпретация результатов с помощью гипотезы.

                            В соответствие с гипотезой, темная материя всегда проявляет себя вблизи галактических скоплений, включая нити космической паутины, и не может иметь локальных скоплений без наличия вещества. Поэтому «нити "космической паутины", через которые проходит свет, обладают неожиданно малой толщиной.»

                            Определение массы с помощью гравитационного линзирования для антигравитирующей темной материи является некорректным, т.к. в этом случае косвенно измеряется только масса вытесненной темной материи. При этом, в связи с тем, что при вытеснении может достигаться насыщение, результаты измерений будут заниженными, по отношению к тому, если бы насыщения не было.

                            Отличие структуры флуктаций и вычисленной массы темной материи с данными спутника Планк, видимо, связаны с тем, что в то время когда формировалось реликтовое излучение, плотность и температура темной материи были выше, чем сейчас. В этом случае эффект насыщения проявляет себя в меньшей степени, а темная материя обтекала вещество более равномерно.

                            Поэтому наблюдения спутника Планк являются корректными. Также корректными являются наблюдения, полученные с помощью ESO VLT Survey Telescope.

                            Для проверки гипотезы необходимо подождать, чем исследователи будут объяснять расхождение результатов между спутником «Планк» и ESO VLT Survey Telescope.
                            Ответить
                          • nicolaus > nicolaus | 19.03.2017 | 15:31 Ответить
                            «Международная команда исследователей, в том числе Рэйчел Мандельбаум из Университета Карнеги-Меллона, показала, что взаимосвязь между скоплениями галактик и их окружающим гало темной материи более сложна, чем считалось ранее. Результаты исследований, опубликованные сегодня в Physical Review Letters (25 января 2016г), впервые используют наблюдательные данные, чтобы показать, что, помимо массы, история формирования кластера галактики играет роль в том, как она взаимодействует со своей средой.

                            Исследователи разделили около 9000 скоплений галактик на две группы, основанные на пространственном распределении галактик в каждом кластере. Одна группа состояла из скоплений с галактиками, агрегированными в центре, а другая состояла из скоплений, в которых галактики были более рассеянными. Затем они использовали технику, называемую гравитационным линзированием, чтобы показать, что, хотя обе группы кластеров имели одинаковую массу, они взаимодействовали со своей средой по-разному. Группа кластеров с диффузными галактиками была намного более комковатой (clumpy), чем группа скоплений, у которых их галактики были близко к центру.»

                            http://www.cmu.edu/news/stories/archives/2016/january/galaxy-clusters.html

                            Интерпретация результатов исследования с помощью гипотезы

                            В случае нахождения галактик в компактном галактическом скоплении, там имеется общее сосредоточенное гравитационное поле, которое частично вытесняет темную материю из скопления. Вытеснение темной материи из отдельной галактики в этом случае должно быть выражено в меньшей степени в связи с тем, что темная материя из скопления уже частично вытеснена. При этом гравитационное линзирование на месте отдельной галактики выявит меньше градаций плотности темной материи. «Комок» будет выглядеть менее контрастно.

                            С другой стороны, если галактики в скоплении рассредоточены, то общее гравитационное поле будет менее сконцентрированным. В связи с чем, степень насыщения при вытеснении темной материи из отдельных галактик будет меньше и галактики, а также небольшие скопления галактик, будут выглядеть более контрастными.
                            Ответить
                          • nicolaus > nicolaus | 22.03.2017 | 18:13 Ответить
                            Обзор новостей, который я привел выше, касался в основном объектов, которые, в первом приближении, могут описываться сферой, состоящей из барионной и темной материи. Во тоже время во Вселенной существуют объекты другой формы, структуру которых удобно описывать в виде «нитей» и в виде «стен». Все три вида объектов присутствуют в «космической паутине», которая составляет крупномасштабную структуру Вселенной. Объекты в виде шара – это галактики с окружением из темной материи, а также скопления галактик и мега скопления галактик в узлах космической паутины. Объекты в виде нитей – это филаме́нты. Объекты в виде «стен» образуют стенки доменов ячеек космической паутины. «Нити» также представлены звездными перемычками между галактиками, и в виде рукавов галактик.

                            В начале дискуссии я приводил аналогию между крупномасштабной структурой вселенной и структурой электронно-стимулированного пенополиуретана. Как мне представляется, физика процесса производства этого пластика очень хорошо отражает процессы возникновения и развития крупномасштабной структуры Вселенной. В процессе вспенивания происходит выделение и расширение в толще пластика пузырьков газа, которые образуют пустоты, при этом остатки пластика сжимаются и растягиваются в виде мембран. При дальнейшем расширении пузырьков, мембраны могут лопаться, а их остатки вытягиваются в виде тонких перемычек. Аналогом газа, который вспенивает пластик, в гипотезе является темная материя, которая стремиться равномерно распределится по пространству и оказывает давление на барионную материю. Аналогом пластика в гипотезе является барионная материя, которую темная материя деформирует, распределяя ее в виде крупномасштабной структуры. Перемычки, образующиеся в пластике, являются филаме́нтами.

                            Особенностью пластика является то, что перемычки оказывают сопротивление расширению пузырьков. По-видимому, теми же свойствами обладают филаме́нты. Филаме́нты могут оказывать сопротивление своему удлинению и, соответственно, оказывать сопротивление космологическому расширению Вселенной.

                            По-видимому, сопротивление связано с гравитационным притяжением барионной материи внутри филаментов. Барионная материя, под действием гравитационного притяжения стремится к оси нити. При этом, она вытягивается в цепочку. Сила притяжения барионной материи между двумя удаленными объектами больше, если между ними материя расположена в форме практически одномерной цепочки, по сравнению с распределением материи по объему. Например, если зафиксировать два тела, а третье тело расположить в цепочку с равными расстояниями между телами на одной линии, то притяжение между крайними телами будет больше, чем при любом другом расположении тел. В такой цепочке, состоящей из множества тел, сила притяжения между крайними телами не ослабевает с расстоянием.

                            Темная материя, по-видимому, увеличивает силу притяжения к центру оси цепочки. В соответствие с наблюдениями, глубина гравитационной ямы вблизи разреженных скоплений светлой материи может быть во много раз больше ямы от барионной материи. Следовательно, мы вправе ожидать такой-же глубокой ямы вдоль оси филамента. Если условно обрежем филамент, то частицы барионной материи на его крае будут втягиваться внутрь филамента с силой, во много раз большей, чем в случае, если бы филамент состоял только из барионной материи.

                            Согласно гипотезы, в области соединения нити с шарообразным объектом, возникает «дырка», давление со стороны которой ослаблено. С другой стороны шарообразного объекта давление темной материи не ослабевает. Поэтому между объектами через нить возникает притяжение, которое может быть существенно больше, чем гравитационное притяжение барионной материи объектов. Образно говоря, две дырки вокруг скоплений галактик стремятся объединится, и строят для объединения мостик из нити. По-другому они не могут, т.к. для того, чтобы дырки притягивались, их границы должны пересекаться. Нить, по существу, соединяет границы объектов.

                            Примерно такие же процессы могут происходить при образовании и развитии перемычек между двумя галактиками, а также, возможно, при формировании рукавов галактики.

                            В этих рассуждениях можно пойти дальше. Можно предположить, что для формирования структуры в виде нити барионной материи внутри нити вообще не нужно. Это предположение основано на том, что между двумя гравирующими телами в виде шаров формируется гравитационное поле, которое можно сравнить с «лощиной». Какой бы малой глубины не была эта «лощина», тем не менее, она способна вытеснить часть темной материи на очень большой площади этой «лощины» и значительно усилить силу притяжения в радиальном направлении между телами. При этом, как показывают наблюдения за темной материей, чувствительность к вытеснению, в случае снижения общего гравитационного поля, имеет тенденцию к увеличению. (В соответствие с наблюдениями, небольшие галактики, с наименее плотным распределением барионной материи, удаленные на большие расстояния от крупных гравирующих объектов обладают наибольшим соотношением темной материи к барионному веществу; распределенная по пространству материя выглядит более «комковатой», чем сосредоточенная и т.д.)

                            Дальше следует совсем фантастическое предположение (наверное, это предположение можно считать логическим выводом) - на больших расстояниях и в условиях слабой гравитации за счет темной материи сила притяжения (силовые линии гравитационного поля) концентрируются в направлениях между крупными телами. При этом закон Ньютона здесь не действует. Предположение косвенно поддерживается всеми наблюдениями, выполненными в последнее время с помощью самых совершенных инструментов, которые рассмотрены в данном обзоре.

                            В исследовании, которое приведено ниже, наличие дополнительной радиальной силы между галактиками доказывается непосредственными наблюдениями, как результат наблюдаемой динамики движения галактик.

                            В статье «Динамическая история локальной группы в ΛCDM - II. Включение внешних возмущений в 3D», опубликованной 22 января 2017г в Mon Not R Astron Soc (2017) 467 (2): 2180-2198, Оксфорд, Https://doi.org/10.1093/mnras/stx151, исследователи Индранил Баник (Indranil Banik) и Хуншэн Чжао (Hongsheng Zhao) приводят данные сопоставления лучевых (радиальных) скоростей (RV) 30 галактик локальной группы (LG) с результатами моделирования в рамках трехмерной динамической модели для стандартной космологической парадигмы «Холодная темная материя» (CDM). Исследователи обнаружили, что в 3D модели, также, как и в других моделях, наблюдаемые RV превышают предсказания наилучшей модели.

                            «Аномально высокие RV нескольких карликов LG могут быть лучше объяснены, если Млечный Путь (MW) и Андромеда (M31) когда-то двигались намного быстрее, чем в наших моделях. Это позволило бы LG карликам получить очень высокие RVs через гравитационные столкновения slingshot с массивной быстродвижущейся галактикой. Такой сценарий возможен в некоторых модифицированных теориях гравитации, особенно тех, которые требуют, чтобы МВ и М31 ранее подверглись близкому прохождению. В контексте ΛCDM, тем не менее, этот сценарий не представляется возможным.

                            Мы строим осесимметричные и трехмерные динамические модели LG в стандартной космологической модели ΛCDM. Ни один из них не в состоянии обеспечить хорошее соответствие наблюдаемым положениям и скоростям галактик в пределах ~ 1-3 Мпк барицентра LG (рис.7). Это несмотря на то, что наша 3D-модель учитывает довольно большое количество массивных объектов как внутри, так и вне LG (табл. 3 ) с довольно слабыми предварительными ограничениями на их массу (уравнение 18 ).

                            Мы рассматриваем несколько возможностей, почему существует так много галактик LG с такими высокими значениями GRV. Пожалуй, наиболее правдоподобным в контексте ΛCDM являются приливы, вызванные объектами вне LG (раздел 5.1 ). Великий аттрактор, по-видимому, не в состоянии примирить кинематику этих галактик с нашей моделью (рис.11). ВК может несколько помочь, хотя общая тенденция состоит в том, чтобы поднять ожидаемую GRV галактик, у которых уже есть аномально низкий уровень GRV и наоборот ( рис.12 ). Таким образом, мы не считаем вероятным, чтобы приливы помогли бы объяснить необычно высокие значения GRV нескольких галактик LG. Это особенно верно, если учесть, что наша модель обладает достаточной гибкостью для настройки приливов, вызванных LG, путем изменения массы объектов вне ее (уравнение 18).

                            В рамках ΛCDM наши осесимметричные и 3D-результаты показывают, что прошлые движения MW и M31 слишком медленны, чтобы объяснить наблюдаемую кинематику LG-галактик. Аналогичная задача с высокоскоростными объектами также существует в некоторых системах, находящихся далеко за пределами LG. Например, высокая относительная скорость компонентов Bullet Cluster (Tucker, Tananbaum & Remillard 1995 ) трудно смириться с гравитацией их ореолов темной материи, действующих в течение возраста Вселенной (например, Thompson & Nagamine 2012 ; Kraljic & Саркар, 2015 год ). Объяснение Bullet Cluster и других подобных объектов, таких как El Gordo (Molnar & Broadhurst 2015 ; Ng et al., 2015 ), вполне может потребовать модификации нашего понимания гравитации в больших масштабах.»
                            Ответить
Написать комментарий


Элементы

© 2005-2017 «Элементы»