Күңгірт энергия және ғаламдық антигравитация

Кіріспе

Галактикалардың пайда болуы мен эволюция процесстерін түсіну астрофизиканың актуалды мәселелерінің бірі болып келеді. Астрофизикада галактикалардың құрылымының, динамикасының, сонымен қатар галактикалар топтарының бір біріне әсерін математикалық моделдеу арқылы бейнелеу теориялық зерттеулердің негізін құрайды. Галактика физикасында эксперимент қою немесе белгілі бір процессті нақты, осы уақыт аралығында динамикалық зерттеудің принцип жүзінде мүмкін болмауы, сандық эксперименттердің маңыздылығын арттырады [1-6].
Ғаламның ұлғаюында үдеудің табылуы – космология тарихындағы ғажайып ғылыми ашылымның бірі болып табылады, сондай-ақ көптеген зерттеулер барысында жаңа іргелі ғылыми нәтижелер алынған, жер жағдайында әлі де ашылмаған және Ғаламда күңгірт материяны құрайтын жаңа бөлшек түрлері анықталған. Бақылаушы космологияның ең таңғаларлық нәтижесі ретінде материяның мүлдем жаңа формасы әрі кей деректер бойынша күңгірт материямен бірге бүкіл әлемнің 95 пайызын құрайтын - «күңгірт энергияның» бар болу мүмкіндігі болып табылады. Күңгірт энергияның дәл өзі Ғаламның үдетілген ұлғаюына қолдау көрсетеді. Күңгірт энергия сияқты объект бүкіл Ғаламның 70%-на жуық орынды алып жатқандықтан, оны түсіндіретін іргелі зерттеу моделі әлі табылмады, күңгірт материяны түсіндіру мәселесі космология ілімінің алдағы он жыл ішінде аса елеулі әрі өзекті мәселесі болатынын атап айтуға болады.
Күңгірт энергияның қасиеттері қандай? Күңгірт энергия Ғаламның эволюция барысында эволюция жолымен қалайша бірте-бірте дамиды? Күңгірт энергияны энтропия арқылы түсіндіруге бола ма? Осы дипломдық жұмыс берілген сұрақтарға негізделген. Күңгірт энергияны зерттеудің ең басты мәселесі ретінде, гравитацияны есептемегендегі фундаменталды өзара әрекеттесудің белгілі бір түрлері арқылы қандай да бір айқын өзара әрекеттесулердің жоқтығы болып табылады. Ол өте біркелкі таратылған және тығыздығы төмен. Күңгірт энергияның гипотезалық тығыздығы аса үлкен болмағандықтан (шамамен 10−29 Г/См³), оны лабораториялық тәжірибе арқылы анықтау мүмкін емес. Күңгірт энергия бос кеңістікті біркелкі толтыратындықтан ғана Ғаламға орасан зор әсер етуі (бүкіл энергияның 70%-ын құрай отырып) мүмкін.

Пән: Астрономия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

КҮҢГІРТ ЭНЕРГИЯ ЖӘНЕ ҒАЛАМДЫҚ АНТИГРАВИТАЦИЯ

Галактикалардың пайда болуы мен эволюция процесстерін түсіну астрофизиканың актуалды мәселелерінің бірі болып келеді. Астрофизикада галактикалардың құрылымының, динамикасының, сонымен қатар галактикалар топтарының бір біріне әсерін математикалық моделдеу арқылы бейнелеу теориялық зерттеулердің негізін құрайды. Галактика физикасында эксперимент қою немесе белгілі бір процессті нақты, осы уақыт аралығында динамикалық зерттеудің принцип жүзінде мүмкін болмауы, сандық эксперименттердің маңыздылығын арттырады [1-6].
Ғаламның ұлғаюында үдеудің табылуы - космология тарихындағы ғажайып ғылыми ашылымның бірі болып табылады, сондай-ақ көптеген зерттеулер барысында жаңа іргелі ғылыми нәтижелер алынған, жер жағдайында әлі де ашылмаған және Ғаламда күңгірт материяны құрайтын жаңа бөлшек түрлері анықталған. Бақылаушы космологияның ең таңғаларлық нәтижесі ретінде материяның мүлдем жаңа формасы әрі кей деректер бойынша күңгірт материямен бірге бүкіл әлемнің 95 пайызын құрайтын - күңгірт энергияның бар болу мүмкіндігі болып табылады. Күңгірт энергияның дәл өзі Ғаламның үдетілген ұлғаюына қолдау көрсетеді. Күңгірт энергия сияқты объект бүкіл Ғаламның 70%-на жуық орынды алып жатқандықтан, оны түсіндіретін іргелі зерттеу моделі әлі табылмады, күңгірт материяны түсіндіру мәселесі космология ілімінің алдағы он жыл ішінде аса елеулі әрі өзекті мәселесі болатынын атап айтуға болады.
Күңгірт энергияның қасиеттері қандай? Күңгірт энергия Ғаламның эволюция барысында эволюция жолымен қалайша бірте-бірте дамиды? Күңгірт энергияны энтропия арқылы түсіндіруге бола ма? Осы дипломдық жұмыс берілген сұрақтарға негізделген. Күңгірт энергияны зерттеудің ең басты мәселесі ретінде, гравитацияны есептемегендегі фундаменталды өзара әрекеттесудің белгілі бір түрлері арқылы қандай да бір айқын өзара әрекеттесулердің жоқтығы болып табылады. Ол өте біркелкі таратылған және тығыздығы төмен. Күңгірт энергияның гипотезалық тығыздығы аса үлкен болмағандықтан (шамамен 10−29 ГСм³), оны лабораториялық тәжірибе арқылы анықтау мүмкін емес. Күңгірт энергия бос кеңістікті біркелкі толтыратындықтан ғана Ғаламға орасан зор әсер етуі (бүкіл энергияның 70%-ын құрай отырып) мүмкін.
Қазіргі физиканың ең маңызды әрі шешілмеген мәселесі - ол өрістің кванттық теориялардың басым бөлігі кванттық вакуумның энергиясына негізделе отырып, космологиялық константаның космологиялық ұғымның ұйғарынды мәнінен асып түсетін өте үлкен мәнді болжайтынында. Вакуумдық нөлдік өріс ауытқуларын қосындылауға арналған (планк ұзындығына сәйкес тербелгіш модтардың толқынды санын қиюмен бірге) өрістің кванттық теориясының қарапайым формуласы вакуум энергиясына үлкен тығыздық береді. Олай болса бұл мағына модулі бойынша бірдей дерлік (анық емес), бірақ теріс белгісі бар қандай да бір әрекетпен теңгерілуі қажет.
Суперсимметрияның кейбір теориялары (SATHISH) космологиялық константаның нөлге дәлме-дәл тең болуын қажет етеді, бұл да мәселенің шешіліміне өз септігін тигізеді.
Космологиялық константа мәселесінің мәні осында, қазіргі физикадағы ең қиын мәселенің бірі жұқа күйге келтіру: физикада қарапайым бөлшектерді шығарып алудың ешбір тәсілі табылмады, космологияда анықталған космологиялық константаның мәні өте аз. Кейбір физиктер, солардың ішінде Стивена Вайнберга антропты принцип деп аталатын принципті бақыланатын кванттық вакуумның жұқа балансының ең дұрыс түсіндірмесі деп ойлайды.
Осы мәселелерге қарамастан, космологиялық константа -- бұл үдеп бара жатқан Ғаламның мәселесін шешудің ең үнемді жолы. Көптеген зерттеулерді жалғыз сандық мәнмен түсіндіруге болады. Сол себепті қазіргі таңдағы көпшілікпен мақұлданған космологияның моделі (лямбда-CDM моделі) космологиялық константаны маңызды элемент ретінде қарастырады.
Зерттеу нысаны күңгірт материя және оның табиғаты аз зерттелгендіктен, негізінде соған байланысты зерттеу жұмыстары оның пайда болуын түсіндіре алатын жаңа әдістерді іздеу түріне ие болады. Осы жағдайда да шекті мақсат алдағы уақытта теориялық модельді табу үшін зерттеулер жүргізуге болатын методиканы анықтау болып келеді. Методика энтропия ұғымын қолдануға және қосуға және сол арқылы күңгірт энергияның шағын ғана бөлігін түсіндіруге негізделеді. Дегенмен ол үшін энтропия ұғымының өзіне түсіндірме беру қажет. Энтропия сұрақтарын түсіну үшін, ең алдымен шыдамдылық қажет: күрделі ұғымның барлық қырларын аңғару қиын. Оған қоса, ұлы математик А. Пуанкаре байқап кеткендей: энтропия ұғымы өте абстрактылы ұғым. Біз осы ұғымға сүйенетін боламыз және де жұмыстың тең жартысы зерттеудің жаңа әдісін табуға арналады.
Теориялық бағдар ретінде әдебиеттік шолу бөлімі белгілі бір ғылыми концепцияның айнымастығын көрсетеді және зерттеудің нысаны мен тақырыбы жайлы анықталған әрі тұрақты түсініктің тірегіне делелдеме беретін болады.
Сондай-ақ, зерттеуге негіз болатын ұғымдардың тағы бір мысалы - синэнергетика болады, себебі ғарыш нысандарының барлығы диссипативті құрылымдар болатын әрі өздігінен пайда болатын нысандарға жатады.
Өздігінен пайда болатын арнайы түріне - хаостың өздігінен пайда болуын, ал хаостан қалыпты құрылымның пайда болуын жатқызуға болады. Осы мәселені зерттеу барысында ақпараттың туындауына байланысты егжей-тегжейлі талқылайтын боламыз.

1. КҮҢГІРТ ЭНЕРГИЯ ЖӘНЕ ҒАЛАМДЫҚ АНТИГРАВИТАЦИЯ

1998 -1999 жж. бақыланатын ғаламның динамикасы тартылыстан басқа күшпен басқарылатыны анықталды - ол ғарыштың итеру немесе анти-тартылыс күші болды. Анти-тартылыс галактикаларға әсер етіп, оларды бір-бірінен алшақтатуға ұмтылады, сол себепті Ғаламның ұлғаюы үдемелі түрде болуда. Үдетілген ғарыштың ұлғаюы тікелей астрономиялық зерттеулерде табылған арақашықтағы бірнеше миллиард жарық жылдары, басқа сөзбен айтқанда ғаламның ең шетінде дерлік. [7-8].
Ұлғаятын Ғаламда галактикалардың жылдамдығын және оларға дейінгі арақашықтық жүз жылдың ішінде есептелген еді. Бірақ дербес жұмыс істейтін астрономдардың екі тобы жүргізген, оның біреуін Брайан Шмидт және Адам Райсс [7] бастаған, басқасын Сол Перлматтер [8] басқарған ұзақ уақытты жүйелі зерттеулердің нәтижесінде галактикалардың үдеуін алғаш рет өлшеуге он жыл бұрын ғана мүмкіндік туған еді. Белгілі бір түрді (Ia) алста жатқан жап-жаңа жұлдыздар зерттелді. Максималды жылтырлығы жағынан олардың жарқын болуы соншалықты, тіпті жүздеген және мыңдаған мегапарсек өте үлкен, шын мәнінде космологиялық қашықтықта (1 мегапарсек (Мпк) шамамен 3 х 1024 см тең) тіркелуі мүмкін. Жап-жаңаларын зерттеу осы жұлдыздар лап ететін галактикалардың қалай жылжитыны жайлы білуге мүмкіндік береді. Бақылаулар ең қуатты, қазіргі заманғы астрономиялық құралдар бойынша жүргізілді - Хаббл ғарыш телескопы және ірі жерүсті рефлекторлар арқылы. Бұл қызыл ығысуынан көздің айқын жарықтылығына байланысты көрінетін, жіңішке релятивистті әсерді анықтауға және өлшеуге мүмкіндік берді. Бұл әсер жарық көзі қозғалатын үдеу арқылы анықталады, және қызыл ығысу (байқалатын спектр көзіндегі толқын ұзындығының салыстырмалы үлкеюі) бірлікке жақындағандағы үлкен қашықтықта ғана айқын болады. Осылайша, космологиялық ұлғаю оң үдеумен болатыны анықталды -- галактикалардың жылдамдығы белгілі уақыт аралығында артады.
Үдеу денелердің қозғалысын анықтайтын күшті көрсетеді. Осы күшке ғарыш денелерінің бір-біріне тартылу күші жата алмайды: галактикалардың өзара тартылысы тек олардың рецессияға баяулатуы мүмкін. Ал осы қозғалысты қарама-қарсы таңба үдете алады -- бұл бүкіләлемдік анти-тартылыс деп аталады. Анти-тартылыстың физикалық көзі -- әлемде өзін анти-тартылыс қасиеті арқылы көрсететін күңгірт энергия болып табылады. Басқа жағдайда ол көрінбейді және еленбейді: жарықты таратпайды да жұтпайды, не оны әлсіретпейді. Макроскопиялық қасиеттері бойынша күңгірт энергия тығыздығы оң және қысымы теріс үздіксіз ортаның арнайы түрі сияқты (1.2-сурет). Күңгірт энергияның физикалық табиғаты мен микро - скопиялық құрылымы толықтай белгісіз болып қалуда.

1.1-сурет. Ғаламның жерден 10 млрд жарық жылдар ара-қашықтығының картасы

Күңгірт энергияның ең қарапайым түсіндірмесі (ақиқатқа жуық теория) Эйнштейннің космологиялық тұрақты шамасымен байланысты.[Эйнштейн 1917 жылы ғарыштың универсалды тебу күші туралы гипотезаны алғаш рет әлемді тұтас алғандағы тапсырмаға қатысты жалпы жаңа теориясын қолданған кезде ұсынған болатын [9].
Эйнштейн космология амал-тәсілдерін табу барысында Ғаламға кеңістік пен уақыт аралығы бойынша мінсіз симметриялықты жатқызатын көне натурфилософия дәстүрін қолданған еді. Уақыт аралығындағы симметриялық мәңгілік пен тұрақтылықтың осы әлемнің тіршілігінің ажырамас атрибуттары екендігін білдіреді. Жалпы осы көзқарастарға сәйкес Эйнштейн ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.