A sötét anyag Mond végül nélküle megmagyarázza a fosszilis sugárzást és a formát
A sötét anyag alternatívája az égi mechanika Newton-törvényeinek módosítása, a Mond-elmélet az utóbbi években egyre hitelesebbé vált. Legfőbb hibái, amelyek nem egyeztethetők össze Einstein relativitáselméletével és különösen a fosszilis sugárzás jellemzőivel, amelyek lehetővé teszik a galaxisok megszületését, végül kiküszöbölődnek, ahogy Benoît Famaey asztrofizikus elmagyarázza nekünk.
A részecskefizika standard modelljét lenyűgöző tesztek vetették alá az LHC-n végzett protonütközéseknek köszönhetően. Azonban minden magas energiájú fizikus tudja, hogy ez a modell hiányos, és csak annak a formának kell lennie, amelyet az egységes erõelmélet alacsony energiáknál felvesz. Az ilyen típusú elméletek túlnyomó többsége új részecskék létezését jósolja, amelyek úgy viselkedhetnek, mint a sötét anyag részecskéi, amelyek a csillagok galaxisokban történő mozgásának és a galaxishalmazokban lévő galaxisok elmozdulásának számításáért felelősek. Ezek a sötét anyag részecskék különböző okok miatt nem lehetnek hétköznapi anyag részecskék.
Egyes fizikusok nem szeretik feltételezni az eddig soha nem észlelt új részecskék létezését, különösen azért, mert évtizedek óta keresik őket, és a létezésükön alapuló modellek nehézségekbe ütköznek a részecskék dinamikájának elszámolásában.
Inkább módosítják a gravitáció törvényeit, különös tekintettel Newton égi mechanikájának törvényeire, hogy a vonzó testtől nagy távolságra ne csökkenjen a gravitációs mező által egy másik testen előállított gyorsulás. Newton fizikája alatt. Ily módon a galaxis csillagai gyorsabban foroghatnak a középpontja körül, mintha nagyobb, de láthatatlan tömeg lenne, ha nincs.
Ennek van egy elméleti kerete, amelyet az 1980-as évek eleje óta Milgrom izraeli fizikus fedezett fel: Módosított Newton-dinamika (Mond).
A Mond-elmélet az elmúlt években nagy sikerrel járt, elsősorban azért, mert jobban beszámol például a spirálgalaxisok, sőt az Andromeda és a Tejút körüli törpegalaxisok dinamikájára vonatkozó megfigyelésekről. .
A Futura számos cikket szentelt a Mondnak, többször átadva a szót a hideg sötét anyag modelljének ezt az alternatíváját kutató egyik kutatónak, Benoît Famaey asztrofizikusnak (aki a strasbourgi obszervatórium galaxisainak dinamikáján dolgozik). Stacy McGaugh kollégájával nagyon átfogó cikket írt erről a témáról: Living Reviews in Relativity. .
Albert Einstein azonban már több mint egy évszázadon keresztül fedezte fel az általános relativitáselméletét, különösen azon a tényen alapulva, hogy az összefüggés érdekében a fizikának a gravitációra volt szüksége ahhoz, hogy kompatibilis legyen a speciális relativitáselmélettel. Azóta javasoltak más egyenleteket, mint Einstein, hogy kiterjeszti a görbe és relativisztikus téridő elméletét, de Einstein elmélete sikeresen ellenállt minden tesztnek, akár fekete lyukakkal, mint az Sgr A * vagy az M87 *, akár a gravitációs hullámok tanulmányozásával. .
Mindazonáltal továbbra is megpróbáljuk cáfolni az egyenértékűség elvének megsértése után kutatva, vagy megmutatva, hogy az úgynevezett tenzor-skaláris elméletek relevánsabbak a valós leírására, például a sötét energia elszámolására, amely a standard másik oszlopa kozmológiai modell, amelynek egyik úttörője a fizikai Nobel-díjas James Peebles .
Mindezeket a szempontokat felidézzük annak megértése érdekében, hogy a Mond hitelesebbé tételéhez relativisztikus változatot kell találni.
Az egyik interjúja során, amelyet néhány évvel ezelőtt adott nekünk, Benoit Famaey a következő észrevételeket adta nekünk erről a témáról, amelyeket az alábbiakban folytatunk, mielőtt a legutóbbi fejlemények fényében ismét megkérdeznénk.
Futura-Sciences: Mond, egyetért-e a különleges relativitáselmélettel, mint amilyennek Einstein gravitációs elméletének kellett lennie? ?
Benoît Famaey: Kezdetben nem ez volt a helyzet, de meglehetősen gyorsan kerestük az általános relativitásegyenletek módosítását, amelyekből Milgrom kapcsolatát levezethettük. Az első, bár nem csillog eleganciájával, az Jacob Bekenstein által javasolt TeVeS-elmélet volt. Valójában ez egy olyan elmélet, amely egy nagyobb elméleti halmazhoz tartozik, amely a gravitáció elméletében Einstein metrikája mellett egy dinamikus vektormező létezésén alapul, amelynek elméletét különösen az Oxfordi Egyetem csillagászai dolgozták ki., és "nem kanonikus Einstein-éter-elméletek" néven ismertek. A közelmúltban ezek az elméletek ennek ellenére viszonylag nehéz helyzetben vannak, különösen a belső stabilitási problémák miatt.
Az elmúlt években Milgrom egy másik relativista megfogalmazást kutatott Bimond néven. Két különböző tér-idő metrika bevezetéséből áll (ezért beszélünk a bimetrikus elméletről), amelyek úgy értelmezhetők, hogy egy második univerzumot vezetnek be a miénkkel interakcióban, oly módon, hogy az ne sértse a részecskefizika megszorításait. Már létezett néhány ilyen elmélet komoly megfogalmazása, például Andrei Linde részéről (a kozmológiai állandó alacsony értékének magyarázatára), vagy a húrelmélet keretein belül, ahol vannak párhuzamos univerzumokkal rendelkező kozmológiák. Jó példa Paul Steinhardt, Burt Ovrut, Justin Khoury és Neil Turok példamutató modellje, valamint Lisa Randall és Raman Sundrum által javasoltak egyike, amely reményt adott a mini fekete lyukak létrehozására az LHC-n.
A Milgrom kapcsolatát megmagyarázó relativisztikus modell létrehozásának harmadik módja paradox módon a sötét anyag Luc Blanchet által javasolt sajátos modelljéből származik .
A dielektromos közegben lejátszódó analógia alapján dipoláris sötét anyagnak nevezzük, és azonos tömegű, de ellentétes előjelű részecskepárokból áll. A negatív tömegeket nem könnyű az általános relativitáselméletben figyelembe venni, és új erőt kell hozzáadni annak érdekében, hogy ezek a párok stabil módon kapcsolódjanak egymáshoz. De figyelemre méltó módon, anélkül, hogy módosítanánk Einstein egyenleteit és azt a tényt, hogy ebben a modellben a galaxisokat körülvevő sötét anyag glória a gravitáció szempontjából egyfajta polarizálható közegként viselkedik, megtaláljuk Milgrom relációját.
De Benoît Famaey nem rejtette el előttünk, hogy a Monddal más sokkal komolyabb problémák is felmerülnek, mint a relativisztikus megfogalmazás megtalálása. Ismét kivonatokat készítünk magyarázataiból.
Benoît Famaey: Valószínűleg a leggyakrabban idézett probléma az, amellyel a galaxishalmazok gravitációs lencsehatással történő tanulmányozása során találkoztunk. A leghíresebb eset a „Bullet Cluster”, de valójában nem cáfolja teljesen a Mond-ot. Szigorúan véve, mindezek a megfigyelések azt mutatják, hogy a sötét anyag nélküli Mond nem jelentést mutat be a klaszterekről, de nem vagyunk kötelesek csak a sötét anyaggal magyarázni, amit műszereink mutatnak nekünk. Könnyen lehet, hogy a gravitációs törvény és a sötét anyag részecskéinek változásai pontosan leírják a galaxisok, galaxishalmazok és kozmológia világát.