Пятое состояние материи?

Тема в разделе "Академическая Наука", создана пользователем VicRus, 26 мар 2007.

  1. VicRus

    VicRus Administrator

    Регистрация:
    25 фев 2007
    Сообщения:
    9.525
    Симпатии:
    0
    Пол:
    Мужской
    Род занятий:
    Пенсионер, ветеран труда
    Адрес:
    Москва
    Сайт:
    Реальное имя:
    Виктор Алексеевич
    .
    ФИЗИКИ "НАЩУПАЛИ" ПЯТОЕ СОСТОЯНИЕ МАТЕРИИ

    Учёные Сяо-Ган Вэнь из Массачусетского технологического института и Михаэль Ливайн из Гарвардского университета объявили о том, что, возможно, открыли новое фазовое состояние материи. К настоящему времени известны четыре доказанных фазы: твердая, жидкая, газообразная, а также плазма.

    Сообщение о своём открытии учёные сделали на конференции по Топологическим квантовым вычислениям, проходившей в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе в марте 2007 года. Научная работа Вэня и Ливайна была направлена на изучение электронов с дробным зарядом, открытых в 1983 году и названных позже квази-частицами. За работу, посвящённую этим частицам, в 1998 году Роберту Лаулину, Хорсту Стормеру и Даниэлю Сту была вручена Нобелевская премия по физике.

    Ранее было установлено, что проходящие по границе раздела между двумя полупроводниками электроны ведут себя как частицы, обладающие только частью целого заряда. Подобное поведение называется дробным квантовым эффектом Холла (ДКЭХ); оно показывает, что электроны не являются элементарными частицами. Однако, по предположению Лаулина, Стормера и Сту, при определённых условиях электроны собираются таким образом, что создаётся видимость дробного заряда.

    Вэнь считает, что системы ДКЭХ могут быть неизвестным ранее фазовым состоянием материи. Несмотря на то что атомы в таких системах расположены в беспорядке, как в жидкостях и газах, электроны в них обращаются около друг друга с чётко выровненным шагом. В настоящее время физики используют специальное условие в квантовой механике для описания возможности свойства, позволяющего частицам быть связанными на относительно больших дистанциях.

    На основании наблюдений Вэнь и Левайн предположили, что электроны могут не являться элементарными частицами, а формироваться на концах длинных "струн", отходящих от других фундаментальных частиц. Учёные создали описание модели, в которой струны свободно перемещаются и при этом связаны в большую сеть. После этого модель была обсчитана на компьютере. В результате было подтверждено, что сеть струн может формировать электроны с целым и дробным зарядом. Помимо этого при колебаниях струн в модели порождаются волны, подчиняющиеся уравнению Максвелла, описывающего поведение света. Расчёты показали также применимость модели для объяснения происхождения других элементарных частиц.

    Теперь Вэнь и Ливайн намерены проверить применимость своей модели для представления Вселенной в качестве "жидкости", состоящей из сети струн. В теории учёных элементарные частицы не являются строительными кирпичами материи, а порождаются глубокой структурой заполненного вакуума пространства-времени, отмечает "Компьюлента".
     
  2. VicRus

    VicRus Administrator

    Регистрация:
    25 фев 2007
    Сообщения:
    9.525
    Симпатии:
    0
    Пол:
    Мужской
    Род занятий:
    Пенсионер, ветеран труда
    Адрес:
    Москва
    Сайт:
    Реальное имя:
    Виктор Алексеевич
    .
    ЗАГАДКИ ТЕМНОЙ МАТЕРИИ
    Говерт Шиллинг
    Поведение скопления галактик может повлиять на представление о гравитации

    Тёмная материя, которую до сих пор никому не удалось зарегистрировать, по-прежнему ставит в тупик космологов. Так, новые наблюдательные данные о распределении темной материи в одном далеком скоплении галактик могут заставить ученых предположить, что существует пятое физическое взаимодействие, или вынудить переписать основы ньютоновской теории гравитации. Поэтому не удивительно, что многие исследователи надеются, что это окажется ошибкой при наблюдениях.

    Гигантские скопления галактик состоят из двух наблюдаемых компонентов: собственно галактик и межгалактического газа. Галактики можно увидеть в большие оптические телескопы, а горячий разреженный межгалактический газ обнаруживают спутники с рентгеновскими телескопами, например обсерватория «Чандра» (NASA). Однако, согласно современным представлениям, скопления галактик могут включать и третий, невидимый компонент: таинственную темную материю, в которую «погружены» атомы — основа звезд и галактик. Темная материя может быть выявлена только по своему слабому гравитационному полю, в котором отклоняется свет, искажая тем самым изображения далеких фоновых галактик. Способы обнаружения этого так называемого эффекта «слабого линзирования» были значительно усовершенствованы за последнее десятилетие.

    [​IMG]

    ТАИНСТВЕННАЯ ТЕМНАЯ МАТЕРИЯ: на комбинированном изображении скопления галактик Абель 520 голубым цветом показано распределение темной материи, а розовым — распределение горячих газов. Подобная композиция может служить указанием на наличие «пятой силы»

    В 2006 г. исследователей воодушевили наблюдения скопления Пуля как первое определенное доказательство существования темной материи. Строго говоря, это два скопления в процессе слияния. Как и ожидалось, сталкивающийся газ двух скоплений стягивается к общему центру масс, движение же самих галактик происходит относительно свободно. Наблюдения слабого гравитационного линзирования оказались решающими для объяснения динамики этой системы, показав существование огромного количества темной материи, содержащейся в галактиках, но не в межгалактическом газе. Это в точности согласовывается с предсказаниями общепринятых теорий, согласно которым темная материя слабо взаимодействует сама с собой, а галактики формируются и развиваются там, где плотность темной материи наибольшая.

    Однако наблюдения другого скопления нарушили эту схему. На расстоянии 2,4 млрд световых лет в созвездии Орион скопление Абель 520 также состоит из двух взаимодействующих скоплений. Согласно исследованиям коллектива ученых во главе с А. Махдави (Andisheh Mahdavi) и Х. Хокстра (Henk Hoekstra) из университета Виктории (Британская Колумбия, Канада), темная материя в скоплении Абель 520, по-видимому, не связана с галактиками. Гравитационно-линзовые наблюдения (выполненные с помощью 3,6-метрового канадо-франко-американского телескопа на горе Мауна-Кеа, США, штат Гавайи) показывают, что огромное количество темной материи сконцентрировано в центре сталкивающихся пар, где находится большая часть горячего газа и незначительное число галактик. Как отмечается этой исследовательской группой в работе, опубликованной в журнале Astrophysical Journal, это «отмежевание» темной материи от галактики «нелегко объяснить в рамках существующей <…> парадигмы темной материи».

    «Это примечательный результат, — говорит космолог Дэвид Шпергел (David Spergel) из Принстонского университета. — Традиционное объяснение сводилось бы к тому, что не во всех областях концентрации темной материи эффективно формируются звезды и галактики. Альтернативное объяснение состоит в том, что темная материя влияет сама на себя на основе неизвестного пятого фундаментального физического взаимодействия, или “пятой силы”, которая воздействует только на темную материю». Под воздействием этой силы притяжения два облака темной материи уже не могли бы беспрепятственно проходить одно сквозь другое, а в конечном счете стягивались бы к общему центру масс сталкивающихся скоплений.

    Роберт Сандерс (Robert Sanders) из университета Гронингена в Нидерландах предлагает третье решение проблемы, а именно модифицированную ньютоновскую динамику (MOND). Разработанная в начале 1980-х гг. Мордехаем Мильгромом (Mordehai Milgrom) из Вейцмановского научного института в Реховоте (Израиль), эта теория предполагает, что наблюдательные проявления темной материи возникают из-за изменения вида гравитационной силы. В частности, гравитационная сила в областях с низким ускорением (таких, как окрестности галактик) уменьшалась бы с расстоянием линейно, а не экспоненциально (речь идет о распределенном источнике гравитационного поля). Даже в такой, подчиняющейся MOND Вселенной, некоторое количество темной материи должно существовать, но она могла бы состоять из «обычных» частиц, таких как нейтрино, а не из таинственных невидимых частиц. Сандерс сказал, что вместе с Мильгремом они пишут работу о том, как с помощью MOND объяснить наблюдательные особенности скоплений галактик. «Эти новые результаты наблюдений — только если они реалистичны — могли бы стать выдающимся успехом теории MOND», — сказал он.

    Но достоверны ли полученные результаты? Дуглас Клоу (Douglas Clowe) из университета Огайо имеет сомнения на этот счет. В прошлом году он был ведущим автором работы о наблюдении скопления Пуля. «У нас есть собственные наблюдательные данные по слабому гравитационному линзированию, относящиеся к скоплению Абель 520, и наши результаты не совпадают с данными группы Махдави», — отмечает он. Клоу считает, что статистическая значимость результатов Махдави недостаточна. Шпергел также полагает, что хотя результаты по скоплению Абель 520 и достаточны для предположений, но не убедительны. К счастью, новые наблюдения скопления Абель 520 включены в программу Космического телескопа «Хаббл». По словам Клоу, «если космические наблюдения подтвердят наземные, тогда и наступит время для беспокойства».
    .