Темная материя и темная энергия

    Отправной точкой теории Большого Взрыва определена сингулярность – чрезвычайно малая область, заполненная  чем-то, где на роль неизвестного  предполагается 5% барионной и 95% темной материи.  Именно такое соотношение  5:95 согласно господствующей теории соответствует положению, возникшему по окончанию инфляции, когда диаметр вселенной составил  девять миллиарды световых лет.

  Размер сингулярности определяется планковской длиной равной  1,6;10-38   км. Исходя из того, что световой год равен 9,5;10+12 км,  диаметр Вселенной  в девять миллиардов световых лет составляет  8,5;10+22 км. Относительно сингулярности пространство увеличилось. Инфляция Вселенной продолжалась примерно 10-32 секунды, за это время Вселенная увеличилась в размере в 10+50 раз.

   Автор теорию космологической инфляции Алан Гут предположил возможность отрицательного давления, и отрицательное давление создает отталкивающую гравитацию. В этом секрет того, что делает инфляцию возможной. Прямая цитата из лекции Алана Гута «Схематично картина состоит в том, что полная энергия Вселенной состоит из огромной положительной энергии в виде материи и излучения, материи, которою мы видим, материи, с которой мы обычно идентифицируем энергию. Но есть также огромная отрицательная энергия, заключенная в гравитационном поле, которое заполняет вселенную. И, насколько мы можем судить, их сумма может быть равна 0. По крайней мере, это ничему не противоречит».

   К теории Большого Взрыва и теории космологической инфляции есть два вопроса: что изменится в теориях, если предположить, что диаметр сингулярности будет равен одному метру или даже одному километру и если инфляция закончится на диаметре 380 тысяч световых лет – дата, когда смогут существовать стабильные атомы.  При любых ответах определяющим является гипотеза, что в сингулярности собрана отрицательная энергия, в устоявшейся трактовке – темная энергия, которая в первой половине процесса космологической инфляции рождает темную материю.

    Во второй половине  процесса космологической инфляции из темной материи формируются электроны, позитроны, три цвета, три аромата и три поколения кварков.  По завершению инфляции начинают формироваться нуклоны.  Предполагается, что строительным материалом  нуклонов являются кварки. Это предположение основано на мощном математическом аппарате  Стандартной модели. Концепция кварков в Стандартной модели пока не может объяснить наблюдаемое преобладание в видимой части Вселенной вещества над антивеществом.  Барионная асимметрия одна из проблем современной физики.

  Есть альтернативная концепция формирования нуклонов, где строительным материалом являются только электроны и позитроны. В силу разных причин эта концепция не вызывает энтузиазма у математиков и физиков теоретиков.  Но в этой концепции принципиально не возникает барионной асимметрии.  Базируется эта концепция на постоянстве соотношений масс электрона и протона, а также на том, что для обеспечения законом сохранения в вакууме виртуальные частицы возникают парами.

  Темная материя и темная энергия в сумме определяют энергию вакуума, которая является постоянной величиной. Эта величина собрана в сингулярность в виде темной энергии, которую можно рассматривать как жидкость. Процесс выхода энергии из сингулярности  неизвестен. Это может быть столкновение с другой  сингулярностью или иная причина,  для которой у науки нет даже названия. Сингулярность рассыпается на сотни миллионов частей (или сгустков), как рассыпается капля воды, ударившись о твердую поверхность.

 В процессе разлета сгустков, по направлению разлета  возникают неоднородности в виде мельчайших частиц. Возникают две зоны, внутренняя из мельчайших частиц – или темная материя, и внешняя – зона темной энергии или вакуум. Мельчайшие частицы темной материи  отрицательным давлением сбиваются в электроны, позитроны и нейтроны, аналогично получению масла из сливок в маслобойке.  Аннигиляция не возникает из-за очень высокой плотности мельчайших частиц. Часть нейтронов разваливается на электрон и протон.

  Протон (антипротон) представляется сферой вытянутой из куба 13х13х13 элементарных частиц, сформированного из расположенных в шахматном порядке электроном и позитронов  с внутренней полостью  размером в   361 элементарную частицу. Число элементарных частиц в такой сфере равно 1836. Шахматный порядок приводит к тому, что три наибольшие окружности на поверхности сферы содержат одноименные элементарные частицы. Для протона это позитрон, для антипротона – электрон. Нейтрон отличается от протона и антипротона дополнительным наличием  трех частиц.

   В силу геодезических искажений, площадь поверхности сферы занятой у протона позитронами больше площади поверхности сферы занятой у протона электронами. Заряд у частиц расположен на поверхности, поэтому общий заряд протона положителен.  Аналогично,  по тем же причинам, у антипротона заряд отрицательный. Если на поверхности сферы появится заряд со знаком, противоположным  заряду сферы, конструкция становится нейтральной – Нейтрон.

    Одна из возможных конструкций протонов и нейтронов альтернативной концепции рассматривалась в предыдущих заметках. Предположение, что по завершению инфляции образовались именно нейтроны, в этой конструкции является определяющим.  Количество нейтронов, где добавочным зарядом является электрон, равно количеству нейтронов, где добавочным зарядом является позитрон.  Барионной асимметрии нет. Часть нейтронов разваливается на протон и электрон,  Остальные входят в состав ядер атомов, где различие между нейтронами никак не проявляется. Не развалившихся нейтроном больше чем протонов и этот факт, что нейтронов в ядрах больше чем протонов, имеет место быть.

   В процедуре развития инфляции появляются две зоны.  В центре находится барионная материя представленная нейтронами и темная материя, представленная  мельчайшими частицами с высокой плотностью этих частиц в единице объема. Вторая - это наружная зона содержащая темную энергию, обладающую отрицательным давлением. Как-то сразу ученые забыли о господствующем на протяжении 20-го века положении, что  фотон  двигается через вакуум. Но фотон тоже состоит из частиц темной материи. Логично, что достигнув зоны отрицательного давления, фотон лопнет как передутый воздушный шарик.

    Развал нейтронов, образование атомов и аннигиляция,  сопровождаются излучением фотонов. Фотоны летят от центра к периферии,  достигают зоны темной энергии и рассыпаются на частицы темной материи.  На поверхности сферы ограничивающей темную материю образуется слой  повышенной плотности  частиц темной материи.  Фотон, влетающий в этот слой, отклоняется от прямолинейного движения так же, как отклоняется луч света, проходящий через прозрачные среды. При достаточной толщине и плотности этого слоя, фотон может не рассыпаться, а изменить направление своего движения и выскочить из этого слоя обратно в область темной материи.

   Каждый из сотен миллионов сгустков, появившихся в результате Большого Взрыва,  превращается в мини вселенную ограниченную зоной темной энергии. Под действием излучений от развивающейся барионной материи, темная энергия отодвигается от барионной материи все дальше и дальше, заполняя промежутки между сгустками.  Одновременно с этим, отрицательное давление темной энергии растаскивает и саму барионную материю.    

   Барионная материя внутри сгустка постепенно формируется в галактику.  Сгустки сдвигаются все ближе друг к другу. Наступает момент  их столкновения. Зона темной энергии перестает быть сферической. Галактики приобретают поступательное и вращательное движение.  По мере все большего числа объединяющихся сгустков, зона темной энергии приобретает сферическую форму.  В конечном итоге зона охватывает всю область распределения сгустков (уже галактик) и достигают  исходного диаметра в девять миллиардов световых лет.

   Наблюдение за галактиками выявили факт из разбегания. За первые девять миллиардов лет расстояние между галактиками увеличивалось пропорционально времени. Затем расстояние между галактиками стало увеличиваться ускоренно.  Господствующим объяснением является тезис, что наряду с отрицательным давлением присутствует также гравитационное притяжение между галактиками. Когда половина темной материи преобразуется в темную энергию, отрицательное давление станет преобладать над положительным притяжением.

  Рассмотренный выше альтернативный вариант  формирования вселенной является процессом сбора из отдельных сгустков, содержащих  отдельные галактики, общего поля объединяющего в конечном итоге все галактики. До окончания процесса слияния, галактики, не собравшиеся в общее поле, в гравитационном притяжении между собой не нуждается.  Процесс окончательного слияния занял девять миллиардов лет.

   Наблюдение за отдельными звездами в галактиках выявило эффект аномально высокой скорости вращения внешних областей галактик. Наиболее удовлетворительным объяснением явилось предположение о наличии значительной массы невидимого вещества во внешних областях галактики – темной материи. Частицы темной материи образуют вокруг галактики протяженное гало, которое имеет сферическую форму и простирается за видимую часть галактики.

   Частицы темной материи пронизывают барионную материю, во взаимодействие  с частицами барионной материи вступают чрезвычайно редко, однако  достаточно, чтобы разогреть ядро планета, и проявляют себя только через гравитацию.  Фактически гравитация определяется превращением частиц темной материи в излучение. Гало оказывается образованием с переменной плотностью частиц. Плотность частиц уменьшается в стороны барионной материи из-за превращения в излучение и также уменьшается в сторону периферии из-за расширения  ареала распространения.  В центральной части гало наибольшая плотность частиц темной материи.

  Теорию тяготения можно рассматривать с двух позиций. Движение частиц темной материи  со всех сторон в сторону барионной материи – старая наивная теория тяготения  Лесажа. Либо высасывание барионной материей частиц темной материи из окружающего пространства – не менее старая классическая теория притяжения Ньютона. Движение частиц темной материи в сторону центра галактики вполне объясняют гравитационное линзирование.  Вторым объяснением линзирования  является переменная плотность гало, где луч света изменяет свое направление. 

   В конечном итоге,  вырисовывается процедура перехода темной материи в темную энергию. Темная материя взаимодействует с барионной материей, результатом является появление фотонов излучения. Фотоны двигаются через темную материю, вызывают флюктуации.  В результате флюктуаций появляются виртуальные частицы.  Виртуальные частицы исчезают в темной материи в направлении  ее меньшей плотности. Происходит расширение ареала темной материи и увеличение расстояния между галактиками.

  Количество темной материи уменьшается.  Пространство, по которому двигаются фотоны, увеличивается. Возрастает количество флюктуаций и количество виртуальных частиц. Сила, которая определяет разлет  галактик, пропорциональна количеству виртуальных частиц. Совокупная сила давления виртуальных частиц  определяет количество темной энергии.