Des Universums Dunkle Materie und Dunkle Energie

Zwei der größten Geheimnisse der beiden Stringtheorie und Kosmologie sind das Vorhandensein von unsichtbarer dunkler Materie und abstoßend Schwerkraft in Form von dunkler Energie.

Dunkle Materie: Die Quelle für zusätzliche Schwerkraft

Astronomen haben entdeckt, dass die Gravitations in unserem Universum beobachteten Effekte nicht die Menge der Materie gesehen entsprechen. Um diese Unterschiede zu erklären, scheint es, dass das Universum eine geheimnisvolle Form der Materie enthält, die wir nicht beobachten können, die so genannte Dunkle Materie. Während des gesamten Universums, gibt es etwa sechsmal so viel dunkle Materie wie normale sichtbare Materie - und die String-Theorie kann erklären, woher es kommt!

In den 1930er Jahren beobachteten Schweizer Astronom Fritz Zwicky zunächst, dass einige Galaxien so schnell drehten, dass die Sterne in ihnen voneinander weg fliegen sollte. Leider hatte Zwicky Persönlichkeit Auseinandersetzungen mit vielen in der Astronomie-Community, so dass seine Ansichten waren nicht sehr ernst genommen.

Im Jahr 1962 machte Astronom Vera Rubin die gleichen Entdeckungen und hatte fast das gleiche Ergebnis. Obwohl Rubin nicht die gleichen Probleme Temperament hatte, dass Zwicky hat, nicht berücksichtigt viele ihre Arbeit, weil sie eine Frau war.

Rubin beibehalten ihren Fokus auf das Problem und, von 1978 hatte 11 Spiralgalaxien untersucht, von denen alle (einschließlich unserer eigenen Milchstraße) wurden so schnell Spinnen, dass die Gesetze der Physik, sagte sie auseinander fliegen sollte. Zusammen mit der Arbeit von anderen, das war genug, um die Astronomie-Community, die etwas Seltsames geschah zu überzeugen.

Was auch immer hält diese Galaxien zusammen, jetzt Beobachtungen zeigen, dass es weit mehr davon zu sein hat, als es die sichtbare Materie ist, die bis macht die baryonische Materie die Sache, die Sie, Ihren Computer, diesem Planeten und die Sterne umfasst -, dass wir früher.

Die Physiker haben mehrere Vorschläge zu dem gemacht, was diese dunkle Materie bilden könnte, aber bisher niemand weiß sicher.

Dunkle Energie: Durch Drücken des Universums auseinander

Einsteins kosmologische Konstante für eine einheitliche abstoßend Energie im ganzen Universum erlaubt. Da Hubble die Ausdehnung des Universums entdeckt, haben die meisten Wissenschaftler glaubten, dass die kosmologische Konstante gleich Null war (oder möglicherweise leicht negativ). Jüngste Erkenntnisse haben gezeigt, dass die Expansionsrate des Universums tatsächlich zunimmt, was bedeutet, dass die kosmologische Konstante einen positiven Wert hat. Diese abstoßenden Schwerkraft - oder dunkle Energie - eigentlich ist das Universum auseinander schieben. Dies ist ein wichtiges Merkmal des Universums, die String-Theorie in der Lage sein kann, zu erklären.

Im Jahr 1998 zwei Teams von Astronomen angekündigt, die gleichen Ergebnisse: Studien von Fern Supernovae (Explodierende Sterne) zeigte, dass die Sterne sah schwächer als erwartet. Die einzige Möglichkeit, dies zu berücksichtigen war, wenn die Sterne irgendwie weiter entfernt waren als erwartet, aber die Physiker schon für die Expansion des Universums berücksichtigt. Die Erklärung war schließlich überraschend gefunden: Die Rate der Expansion des Universums wurde beschleunigt.

Um dies zu erklären, erkannten die Physiker, dass es irgendeine Art von abstoßenden Schwerkraft sein musste, die auf großen Skalen gearbeitet (die Figur zu sehen, unten). Auf kleinen Skalen, Normalschwere Regeln, aber auf größeren Skalen schien die abstoßende Schwerkraft der Dunklen Energie zu übernehmen. (Dies widerspricht nicht der Idee, dass das Universum flach ist - aber es macht die Tatsache, dass es flach ist, während immer noch expandiert, eine sehr ungewöhnliche und unerwartete Reihe von Umständen, die sich auf den frühen Bedingungen unseres Universums sehr engen Parameter erforderlich. )

Repulsive Schwerkraft durch die Inflation Theorie theoretisiert, aber das ist eine schnelle Hyper Expansion in den frühen Phasen des Universums. Die heutige Ausdehnung durch dunkle Energie kann Reste des abstoßenden Schwerkraft von der Inflation sein, oder es kann eine ganz deutliche Phänomen sein.

Die Feststellung der dunklen Energie (oder einer positiven kosmologischen Konstante, die es in etwa ähnlich ist) schafft wichtige theoretische Hürden, besonders wenn man bedenkt, wie schwach dunkle Energie ist. Seit Jahren vorhergesagt Quantenfeldtheorie eine große kosmologische Konstante, aber die meisten Physiker davon aus, dass eine Eigenschaft (wie Supersymmetrie, die die kosmologische Konstante Wert tut reduzieren) auf Null aufgehoben. Stattdessen ist der Wert nicht Null ist, unterscheidet sich aber von den theoretischen Vorhersagen von fast 120 Dezimalstellen!

In der Tat ergibt sich aus der WMAP zeigen, dass die überwiegende Mehrheit des Materials in unserer heutigen Welt - etwa 73 Prozent - aus dunkler Energie besteht (Sie erinnern sich von Relativität, die Materie und Energie sind verschiedene Formen der gleichen Sache: E = mc2, nachdem alle). Die Fünf-Jahres-WMAP-Daten im Jahr 2008 veröffentlicht und in der Figur gezeigt, unten, können Sie auch vor, die Zusammensetzung des gegenwärtigen Universums mit dem Material in dem Universum 13700000000 Jahre zu vergleichen. Die dunkle Energie war ein verschwindend kleiner Teil des Kuchens vor 13,7 Milliarden Jahren, aber heute ist es Finsternisse Materie und treibt die Expansion des Universums.

Die Geschichte des Universums ist ein faszinierendes Thema für das Studium, und zu versuchen, die Bedeutung dieser dunklen Energie zu verstehen, ist eine der wichtigsten Aspekte der modernen Kosmologie. Es ist auch eine der wichtigsten Herausforderungen der modernen Variationen der Stringtheorie.

Heute sind viele Stringtheoretiker widmen die Aufmerksamkeit auf diese kosmologische Geheimnisse des Universums Ursprünge und Entwicklung, weil sie einen universellen Spielplatz bieten, auf denen die Ideen der Stringtheorie erforscht werden können, die möglicherweise auf Energieniveaus, wo Schnur Verhalten selbst manifestieren kann.