Гравитон в вакуумной и магнитной ловушке

Существует связь между тёмной материей и тёмной энергией, которая может быть связана с энергией вакуума.

Тёмная материя проявляет себя через гравитационные эффекты, несмотря на то что не излучает и не поглощает свет. Она составляет около 23% массы Вселенной и обладает уникальными свойствами.

Гравитационное взаимодействие тёмной материи аналогично взаимодействию обычного вещества. Она собирается в сгустки, концентрируется и притягивает как вещество, так и свет.

В местах скопления тёмной материи формируются галактики и их скопления.

Влияние на галактики проявляется в том, что масса галактики оказывается больше, чем масса видимого вещества.

Измерения скорости вращения звёзд вокруг галактики показывают, что масса распределена по большему пространству, чем видимое вещество.

Методы обнаружения тёмной материи основаны на её гравитационных эффектах.

Гравитационное линзирование, при котором тёмная материя искривляет проходящий через неё свет.

Тёмная энергия не притягивает, а наоборот, создаёт эффект гравитационного отталкивания.
 
В отличие от обычной материи, для которой характерно гравитационное притяжение (частицы вещества замедляют своё движение из-за гравитации), тёмная энергия действует противоположным образом. Она вызывает ускоренное расширение Вселенной: галактики удаляются друг от друга с нарастающей скоростью.

Основные свойства тёмной энергии:

Создаёт эффект антигравитации, то есть гравитационного отталкивания.

Распределена в пространстве равномерно.

Её плотность остаётся практически неизменной во времени.

Именно из-за гравитационного отталкивания тёмная энергия не может образовывать сгустки или скопления — она равномерно заполняет пространство Вселенной. Это свойство объясняет, почему она не притягивает вещество и свет, а способствует ускоренному расширению космического пространства.


Тёмная материя составляет около 23% массы Вселенной и проявляет себя только через гравитационные эффекты. Она не взаимодействует с электромагнитным излучением и не излучает свет, поскольку её частицы не имеют электрического заряда.

Тёмная энергия, составляющая около 68% всей энергии и массы Вселенной, может быть связана с энергией вакуума.

Вакуум может обладать отличной от нуля энергией, которая распределена равномерно по всему пространству.

Основные различия:

Тёмная материя собирается в сгустки и концентрируется, притягивая вещество и свет.

Тёмная энергия равномерно распределена в пространстве и вызывает ускоренное расширение Вселенной.

Вакуумная ловушка — это экспериментальная установка, разрабатываемая для изучения темной материи и темной энергии во Вселенной. Она представляет собой сложную систему, создающую экстремальные условия для наблюдения за этими загадочными явлениями.

Принцип работы:

Создается вакуумная среда.

Температура понижается до значений, близких к абсолютному нулю (-273°C).

Атомы лития охлаждаются с помощью лазеров.

Формируются особые условия для наблюдения за темной материей.

Основная цель ловушки — зафиксировать поведение темной энергии и темной материи в экстремальных условиях.

Предполагается, что при таких температурах можно будет наблюдать:

Замерзание доменных стенок темной материи.

Их взаимодействие с облаками ультрахолодных атомов.

Отклонения в движении атомов как доказательство существования темной материи.

Квантовые частицы тёмной материи до сих пор остаются загадкой для учёных.

Наиболее вероятными кандидатами на роль частиц тёмной материи считаются:

WIMP-частицы (Weakly Interacting Massive Particles) — слабо взаимодействующие массивные частицы.

Нейтрино — частицы, которые существуют в рамках Стандартной модели и не участвуют в сильном и электромагнитном взаимодействиях.

Максимоны — гипотетические планковские чёрные дыры, являющиеся конечным продуктом эволюции обычных чёрных дыр.

Аксионы — чрезвычайно лёгкие частицы, предложенные для решения проблемы симметрии в квантовой хромодинамике.

Кварковые «самородки» — макроскопические концентрации кварковой материи, по плотности эквивалентные ядерному веществу.

Экспериментальные поиски частиц тёмной материи проводятся различными способами:

Прямое обнаружение с помощью подземных детекторов (проекты XENONnT и LUX-ZEPLIN).

Непрямые методы через регистрацию продуктов распада или аннигиляции тёмной материи.

Эксперименты на Большом адронном коллайдере (LHC).

Тёмная материя взаимодействует с обычным веществом крайне слабо, практически только гравитационно.

Тёмная материя сыграла ключевую роль в формировании галактик и их скоплений во Вселенной. Вот как это происходило:

Ранняя Вселенная была наполнена веществом, тесно связанным с излучением.

Обычная (барионная) материя не могла эффективно собираться в сгустки из-за сильного радиационного давления.

Однако тёмная материя, не взаимодействующая с электромагнитным излучением, смогла начать коллапсировать гораздо раньше.

Гравитационные семена образовались благодаря тёмной материи, которая начала собираться в сгустки под действием собственной гравитации.

Эти сгустки создали своеобразные «потенциальные ямы», в которые позже начала падать обычная материя.

Процесс формирования структур шёл по принципу «снизу вверх»:

Сначала образовывались небольшие сгустки тёмной материи.

Ранняя темная материя могла влиять на образование магнитных ловушек.

Темная материя действительно играла важную роль в формировании магнитных полей во Вселенной. Согласно последним исследованиям, существует тесная связь между этими двумя космическими феноменами.

Первичные магнитные поля, которые могли возникнуть практически сразу после Большого взрыва (в течение первой секунды), влияли на распределение темной материи через гравитационные взаимодействия. Хотя прямого взаимодействия между темной материей и магнитными полями нет, существует косвенный механизм через гравитационное воздействие.

Возмущения плотности темной материи усиливались под влиянием первичных магнитных полей, что приводило к образованию особых структур — мини-ореолов темной материи. Эти мини-галактики из темной материи могут служить своеобразными индикаторами, указывающими на существование первичных магнитных полей.

Важный аспект заключается в том, что обнаружение таких мини-ореолов может подтвердить гипотезу о раннем происхождении магнитных полей во Вселенной. При этом обилие таких структур определяется не текущим присутствием магнитных полей, а их силой в момент формирования Вселенной.


Затем сгустки тёмной материи сливались, формируя более крупные структуры — гало тёмной материи.

Внутри этих гало обычная материя конденсировалась, образуя звёзды и галактики.

Гравитационный каркас из тёмной материи стал основой для формирования видимых структур.

Плотность распределения тёмной материи коррелирует с плотностью распределения галактик, создавая невидимый «скелет» Вселенной.

Современные галактики существуют в окружении массивных гало тёмной материи, которые простираются далеко за пределы их видимых дисков.

Эти гало не только помогли собрать галактики воедино, но и продолжают влиять на их эволюцию, удерживая звёзды и газ от разлетания.

Тёмная материя собрала в вакууме с помощью гравитации и магнитных ловушек галактики в те скопления, которые мы наблюдаем сегодня.