У последњих неколико деценија, научници су открили да свемир има много више него што среће око: Изгледа да је космос испуњен не само једним, већ и два невидљива састојка - тамном материјом и тамном енергијом - чије је постојање предложено заснована искључиво на њиховим гравитационим утицајима на обичну материју и енергију.
Теоретски физичар Роберт Ј. Сцхеррер смислио је модел који би тајну могао преполовити објашњавањем тамне материје и тамне енергије као два аспекта једне непознате силе. Његов је модел описан у раду под насловом „Чисто кинетичка к суштина као јединствена мрачна материја“ објављеном на Интернету од стране Пхисицал Ревиев Леттерс 30. јуна и доступан на мрежи на хттп://аркив.орг/абс/астро-пх/0402316.
„Један од начина да се ово помисли је да је универзум испуњен невидљивом течношћу која врши притисак на обичну материју и мења начин на који се свемир шири“, каже Сцхеррер, професор физике на Универзитету Вандербилт.
Према Сцхеррер-у, његов модел је крајње једноставан и избегава велике проблеме који су карактерисали претходна настојања на обједињавању тамне материје и тамне енергије.
1970-их астрофизичари су постулирали постојање невидљивих честица званих тамна материја како би објаснили кретање галаксија. На основу тих запажања, они процењују да у свемиру мора постојати око 10 пута више тамне материје од обичне материје. Једно могуће објашњење тамне материје је да се састоји од нове врсте честица (названих слабо интерактивне масивне честице или ВИМПс) које не емитују светлост и једва комуницирају са обичном материјом. Бројни експерименти траже доказе о тим честицама.
Као да то није било довољно, током 1990-их заједно је долазила и тамна енергија, која производи одбојну силу која изгледа као да раздваја свемир. Научници су позвали тамну енергију да објасне изненађујуће откриће да брзина којом се свемир шири не успорава, као што је већина космолога мислила, већ убрзава. Према најновијим проценама, тамна енергија чини 75 процената свемира, а тамна материја чини још 23 процента, остављајући обичну материју и енергију са изразито мањинском улогом од само 2 процента.
Шеррерова обједињујућа идеја је егзотични облик енергије са јасно дефинисаним, али сложеним својствима који се назива скаларним пољем. У овом контексту, поље је физичка величина која поседује енергију и притисак који се шире кроз простор. Козмолози су први позвали скаларна поља како би објаснили космичку инфлацију, период убрзо након Великог праска, када се чини да је свемир претрпео епизоду хипер-експанзије, надувавајући милијарде на милијарде пута у мање од секунде.
Наиме, Сцхеррер у свом моделу користи скаларно поље друге генерације, познато као к-суштина. Поља К-есенције је напредовао Паул Стеинхардт са Универзитета Принцетон и други као објашњење за тамну енергију, али Сцхеррер је први који је нагласио да једна једноставна врста к-есенцијалног поља такође може произвести ефекте приписане тамној материји.
Научници разликују тамну материју од тамне енергије јер се чини да се понашају другачије. Чини се да тамна материја има масу и формира гигантске грудвице. У ствари, космолози рачунају да је гравитационо привлачење ових грудвица играло кључну улогу у томе што обична материја ствара галаксије. Тамна енергија, насупрот томе, изгледа да нема масе и равномерно се шири кроз свемир где делује као врста антигравитације, одбојна сила која гура свемир раздвојено.
Поља К-есенције могу временом да промене своје понашање. Када је истраживао веома једноставан тип к-есенцијалног поља - оног у којем је потенцијална енергија константа - Шеррер је открио да како се поље развија, пролази кроз фазу у којој може сакрити и опонашати ефекат невидљивих честица праћених фазом када оно се равномерно шири кроз свемир и поприма карактеристике тамне енергије.
"Модел се природно развија у стање где неко време изгледа као тамна материја, а затим изгледа као тамна енергија", каже Шеррер. „Када сам то схватио, помислио сам:„ Ово је примамљиво, да видимо шта можемо да учинимо са тим “.
Када је детаљније проучио модел, Шеррер је открио да избегава многе проблеме који су задесили претходне теорије које покушавају објединити тамну материју и тамну енергију.
Најранији модел за тамну енергију направљен је модификовањем опште теорије релативности тако да укључује термин који се назива космолошка константа. То је био термин који је Ајнштајн првобитно укључио да уравнотежи силу гравитације како би се формирао статички универзум. Али весело је испустио константу када астрономска посматрања дана утврде да то није потребно. Недавни модели који поново уводе у космолошку константу добро раде на репродукцији ефеката тамне енергије, али не објашњавају тамну материју.
Један покушај обједињавања тамне материје и тамне енергије, назван Цхаплигин-овим гасовим моделом, заснован је на раду руског физичара 1930-их. Производи почетну фазу у облику тамне материје праћене тамном еволуцијом налик енергији, али има проблема да објасни процес формирања галаксије.
Сцхеррер-ова формулација има неке сличности са обједињеном теоријом коју је почетком ове године предложила Нима Аркани-Хамед са Харвард универзитета и његове колеге, који покушавају да објасне тамну материју и тамну енергију као насталу из понашања невидљиве и свеприсутне течности коју називају „ кондензат духа. "
Иако Сцхеррер-ов модел има бројне позитивне особине, он има и неке недостатке. Као једна ствар, потребна је нека екстремна „прецизна прилагодба“ да би функционирала. Физичар такође упозорава да ће бити потребно више истраживања како би се утврдило да ли је понашање модела у складу са другим запажањима. Поред тога, он не може одговорити на проблем случајности: Зашто живимо у једином тренутку у историји универзума, када су густине израчунате за тамну материју и тамну енергију упоредиве. Научници сумњају у то јер то сугерише да постоји нешто посебно у садашњем времену.
Изворни извор: Саопштења за универзитете Вандербилт
