Tôi sẽ là người đầu tiên thừa nhận rằng chúng tôi không hiểu vật chất tối. Ví dụ, khi chúng ta nhìn vào một thiên hà và đếm tất cả các bit phát sáng nóng như sao và khí và bụi, chúng ta có được một khối lượng nhất định. Khi chúng tôi sử dụng bất kỳ kỹ thuật nào khác để đo khối lượng, chúng tôi nhận được số lượng cao hơn nhiều. Vì vậy, kết luận tự nhiên là không phải tất cả các vấn đề trong vũ trụ đều nóng bỏng và rực rỡ. Có lẽ một số nếu nó là, bạn biết, tối.
Nhưng giữ lấy. Đầu tiên chúng ta nên kiểm tra toán học của chúng tôi. Chúng tôi có chắc rằng chúng tôi không chỉ hiểu sai về vật lý?
Chi tiết về vật chất tối
Một phần chính của câu đố vật chất tối (mặc dù chắc chắn không phải là duy nhất, và điều này sẽ trở nên quan trọng sau trong bài viết) xuất hiện dưới dạng các đường cong xoay thiên hà. Khi chúng ta quan sát bánh xe sao xoay quanh trung tâm các thiên hà của chúng, bởi tất cả các quyền, những người ở xa trung tâm sẽ di chuyển chậm hơn so với những người ở gần trung tâm hơn. Điều này là do phần lớn khối thiên hà chen chúc vào lõi và các ngôi sao ngoài cùng nằm cách xa tất cả những thứ đó, và bằng trọng lực Newton đơn giản, chúng nên đi theo quỹ đạo lười biếng chậm chạp.
Nhưng họ không có.
Thay vào đó, các ngôi sao ngoài cùng quay quanh quỹ đạo nhanh như anh em họ trong thành phố.
Vì đây là một trò chơi hấp dẫn, chỉ có hai lựa chọn. Hoặc là chúng ta đã nhận được sai trọng lực, hoặc có thêm những thứ vô hình khác ngâm mọi thiên hà. Và theo như chúng tôi có thể nói, chúng tôi đã nhận được lực hấp dẫn rất, rất đúng (đó là một bài báo khác), vì vậy bùng nổ: vật chất tối. Một cái gì đó đang giữ những ngôi sao tự do này bị mắc kẹt bên trong các thiên hà của chúng, nếu không, chúng sẽ bay ra như một vòng tròn ngoài tầm kiểm soát hàng triệu năm trước; ergo, có một loạt các thứ mà chúng ta có thể trực tiếp nhìn thấy nhưng chúng ta có thể gián tiếp phát hiện ra.
Nặng hơn
Nhưng nếu đây không phải là một trò chơi hấp dẫn thì sao? Rốt cuộc, có bốn lực cơ bản của tự nhiên: hạt nhân mạnh, hạt nhân yếu, trọng lực và điện từ. Có ai trong số họ được chơi trong trò chơi tuyệt vời này không?
Hạt nhân mạnh chỉ hoạt động ở quy mô nguyên tử phụ nhỏ xíu, vì vậy nó ra ngay. Và không ai quan tâm đến hạt nhân yếu ngoại trừ trong một số phân rã và tương tác hiếm gặp, vì vậy chúng ta cũng có thể đặt nó sang một bên. Và điện từ rất tốt, rõ ràng là bức xạ và từ trường đóng một vai trò trong đời sống thiên hà, nhưng bức xạ luôn đẩy ra ngoài (vì vậy rõ ràng sẽ không giúp giữ cho các ngôi sao chuyển động nhanh được kiểm soát) và từ trường thiên hà rất yếu (không mạnh hơn một phần triệu từ trường của Trái đất). Vì vậy, không có đi, phải không?
Giống như mọi thứ trong vật lý, có một lối thoát lén lút. Theo như chúng tôi có thể nói, photon - chất mang của chính lực điện từ - hoàn toàn không có khối lượng. Nhưng các quan sát là các quan sát và sự thoải mái trong khoa học được biết chắc chắn, và các ước tính hiện tại đặt khối lượng của photon không quá 2 x 10-24 khối lượng của electron. Forall ý định và mục đích, điều này về cơ bản là không cho bất cứ điều gì mà mọi người quan tâm. Nhưng nếu photon làmcó khối lượng, thậm chí dưới giới hạn này, nó có thể làm một số điều khá buồn cười cho theuniverse.
Với sự hiện diện của khối lượng trong photon, các phương trình Maxwell, cách chúng ta hiểu về điện, từ tính và bức xạ, mang một dạng biến đổi. Các thuật ngữ bổ sung xuất hiện trong toán học và các tương tác mới hình thành.
Bạn có thể cảm thấy rằng?
Các tương tác mới rất phức tạp và phụ thuộc vào kịch bản cụ thể. Trong trường hợp các thiên hà, từ trường yếu của chúng bắt đầu cảm thấy một chút gì đó đặc biệt. Do sự tăng vọt và xoắn của từ trường, sự hiện diện của các photon lớn làm thay đổi phương trìnhMaxwell. chỉ đúng cách để thêm một lực hấp dẫn mới mà trong một số trường hợp có thể mạnh hơn một mình.
Nói cách khác, lực điện từ mới có thể giữ cho các ngôi sao chuyển động nhanh chạy vào, làm mất đi sự cần thiết của vật chất tối hoàn toàn.
Nhưng nó không dễ. Các từ trường xuyên suốt khí liên sao của thiên hà, chứ không phải bản thân các ngôi sao. Vì vậy, lực lượng này có thể trực tiếp lên các ngôi sao. Thay vào đó, lực lượng phải tạo ra sức hút cho các thiên thần, và bằng cách nào đó, khí gas phải cho các ngôi sao biết rằng có một thị trấn cảnh sát trưởng mới.
Trong trường hợp các ngôi sao lớn, tồn tại trong thời gian ngắn, điều này khá đơn giản. Bản thân khí đang quay xung quanh lõi thiên hà với tốc độ tối đa, tạo thành một ngôi sao, ngôi sao sống, ngôi sao chết và tàn dư trở lại thành khí đủ nhanh để mọi ý định và mục đích của những ngôi sao đó bắt chước chuyển động của khí, tạo ra chúng tôi các đường cong xoay mà chúng tôi cần.
Rắc rối lớn trong những ngôi sao nhỏ
Nhưng những ngôi sao nhỏ, sống lâu là một con thú khác. Họ tách ra khỏi khí hình thành nên chúng và sống cuộc sống của chính mình, quay quanh trung tâm thiên hà nhiều lần trước khi chúng hết hạn. Và vì họ không cảm thấy lực điện từ mới lạ, nên họ hoàn toàn tránh xa các thiên hà của họ, bởi vì không có gì khiến họ phải kiểm soát.
Thật vậy, nếu kịch bản này là chính xác và khối lượng lớn photon có thể thay thế vật chất tối, thì mặt trời của chúng ta không nên là ngày hôm nay.
Hơn nữa, chúng ta có lý do rất chính đáng để tin rằng các photon thực sự không có khối lượng. Chắc chắn, các phương trình Maxwell có thể không quan tâm lắm, nhưng thuyết tương đối đặc biệt và lý thuyết trường lượng tử chắc chắn làm được. Bạn bắt đầu rối tung với khối lượng photon và bạn đã có rất nhiều việc phải giải thích, thưa ông.
Thêm vào đó, chỉ vì mọi người yêu thích các đường cong xoay của thiên hà không có nghĩa là họ sẽ là con đường duy nhất của chúng ta đến vật chất tối. Các quan sát cụm thiên hà, thấu kính hấp dẫn, sự phát triển của cấu trúc trong vũ trụ và thậm chí cả nền vi sóng vũ trụ đều hướng về một loại thành phần vô hình nào đó trong vũ trụ của chúng ta.
Ngay cả khi photon có khối lượng, và bằng cách nào đó có thể giải thích các chuyển động của tất cả các ngôi sao trong một thiên hà, không chỉ là những ngôi sao khổng lồ, nó sẽ không thể giải thích được các vật quan sát khác (ví dụ, làm thế nào một lực điện từ mới có thể giải thích sự uốn cong hấp dẫn của ánh sáng xung quanh cụm thiên hà? Đó không phải là một câu hỏi tu từ - không thể). Nói cách khác, ngay cả trong một vũ trụ chứa đầy các photon lớn, chúng ta cũng cần vật chất tối.
Bạn có thể đọc bài báo đây.
