|
Темная материя - всего лишь иллюзия, производимая эффектом гравитационно поляризованного квантового вакуума, считает исследователь из CERN. Объяснить странное поведение галактик можно, и не привлекая экзотическую физику на основе известных квантомеханических эффектов.
Одной из главных нерешенных проблем астрофизики остается расходимость между теоретически предсказанными и фактически наблюдаемыми скоростями вращения галактик, а также относительными скоростями галактик в галактических кластерах.
Как стало ясно еще 80 лет назад,
гравитационного вклада наблюдаемой во Вселенной материи оказывается совершенно недостаточно, чтобы объяснить большие скорости.
Чтобы уравнения сошлись с наблюдаемыми данными, астрофизики исходят из наличия скрытой массы некоего гипотетического вещества, которое не взаимодействует с обычным, барионным веществом, и не испускает, таким образом, электромагнитного излучения, но может продуцировать гравитационные эффекты, объясняющие высокие скорости вращения внешних областей галактик.
<1>Учитывая, что скрытая масса должна по расчетам превосходить массу наблюдаемой в 5,5 раз, наблюдаемые галактики становятся декорациями из видимого барионного вещества, украшающего облака гравитационной связанной темной материи, составляющей темные галактические гало. Но мало того, что темную материю пока не удалось засечь ни на одном из построенных детекторов, даже гипотетически ее природа остается совершенно непонятной.
Работающей в CERN физик Драган Славко Хадждукович - один из тех, кто скептически относится к гипотезе скрытой массы. В свежем номере журнала опубликована его статья под красноречивым названием «Не является ли темная материя иллюзией, вызванной гравитационной поляризацией квантового вакуума?» (текст статьи доступен в архиве электронных препринтов), предлагающая альтернативное и довольно изящное решение проблемы парадокса скоростей.
«Есть два подхода в объяснении аномально высоких скоростей вращения внешних областей галактик: один постулирует существование темной материи, другой требует изменения закона гравитации», пояснил Хадждукович в интервью PhysOrg.com. «Я предлагаю
третий вариант, не требующий ни темной материи, ни модификаций существующих законов».
<2>Как и в предложенной им же модели циклической Вселенной, в которой попеременно доминируют материя и антиматерия, Хадждукович основывает свой подход на логичном предположении, что материя и антиматерия гравитационно отталкиваются друг от друга в силу того, что частицы и античастицы несут гравитационные заряды противоположных знаков.
«Считается, что существует всего один гравитационный заряд, полностью идентифицируемый большинством физиков с инертной массой. Я же считаю, что по аналогии с электромагнитными вазимодействиями существует и два противоположных гравитационных заряда: положительный для материи и отрицательный для антиматерии», - считает исследователь.
На этом аналогия с электромагнитными взаимодействиями заканчивается: в отличие от электрических зарядов, гравитационно противоположно заряженные частицы и античастицы не притягиваются друг к другу, но отталкиваются. Если это так, то квантовый вакуум, в котором постоянно рождаются на короткое время виртуальные пары из частиц и античастиц, представляет собой жидкость из гравитационно разнозаряженных виртуальных пар частиц.
«Вселенную можно представить себе как систему двух взаимодействующих сущностей. Первая - это "нормальное" барионное вещество, которое погружено во вторую - квантовый вакуум, состоящий из множества короткоживущих виртуальных, в том числе гравитационных, диполей», - считает Хадждукович.
Согласно сделанным расчетам,
большие скопления барионной материи могут гравитационно поляризовать флуктуирующий квантовый вакуум, выстраивая однообразно виртуальные гравитационные диполи.
<3>Такой гравитационно поляризованный вакуум и продуцирует гравитационное поле дополнительно к уже существующему, вызывая у астрофизиков иллюзию «скрытой массы» или желание «подправить что-нибудь в консерватории», то есть в фундаментальных уравнениях гравитации.
В статье Хадждукович рассчитал вклад гравитационно поляризованного вакуума в скорость вращения диска на разных удалениях от центра галактики, и получившиеся цифры хорошо совпали с полученными в результате наблюдений. Более того, согласно сделанным расчетам и знаменитое эмпирическое уравнение Тулли и, в 1997 году установивших на основе накопленной статистики точную зависимость между светимостью галактики и массой ее темного гало, но до сих пор не получившее физического объяснения в рамках гипотезы «темной материи», прекрасно вписалось в сценарий, основанной на эффекте гравитационного отталкивания материи и антиматерии.
Как резюмирует сам автор, главным положительным моментом его теории является то, что она, в отличие от гипотетической теории «скрытой массы» и альтернативных (пусть даже и не самых экзотических) редакций Модифицированной ньютоновской динамики (МОНД),
не плодит новых сущностей в виде «темной материи» или новых физических законов, соблюдая, таким образом, важное для науки правило «бритвы Оккама».
<4>Представленное объяснение наблюдаемой расходимости скоростей вытекает из существующих квантомеханических описаний поведения флуктуирующего вакуума и может, таким образом, стать еще одним примером связи квантовых и классических феноменов наряду с анизотропией космического фонового излучения, эффектом Казимира или созданием истинного датчика случайных чисел.
Но рассуждать о том, насколько корректна гипотеза гравитационной поляризации вакуума, можно лишь после того, как будет прояснен характер гравитационного взаимодействия материи и антиматерии, а также дано непротиворечивое описание гравитационной антисимметрии зарядов.
Действительно ли частицы и античастицы гравитационно отталкиваются друг от друга - краеугольный тезис в гипотезе Хадждуковича - может показать эксперимент AEGIS (Antimatter experiment: Gravity, interferometry, spectroscopy), проводимый CERN по программе исследований антивещества на антипротоновом деселераторе.
Автор: Дмитрий Малянов
| |