ЗАГАДКА ТЕМНОЙ МАТЕРИИ: НЕИЗВЕСТНЫЙ МИР ВСЕЛЕННОЙ

THE MYSTERY OF DARK MATTER: THE UNKNOWN WORLD OF THE UNIVERSE

Nikita Mihailuk

student, Department of Technical Disciplines and Information Technologies, Branch of Kuzbass State Technical University named after T.F. Gorbachev in Novokuznetsk,

Russia, Novokuznetsk

Anna Ionina

scientific supervisor, Ph.D. those. Sciences, Associate Professor, Head of the Department of TDiIT, Branch of Kuzbass State Technical University named after T.F. Gorbachev in Novokuznetsk,

Russia, Novokuznetsk

АННОТАЦИЯ

Эта статья рассматривает историю открытия темной материи, ключевые наблюдательные факты, подтверждающие её существование, а также различные модели, такие как слабовзаимодействующие массивные частицы (WIMPs) и аксионы. Обсуждаются проблемы и вызовы, стоящие перед учеными в изучении темной материи, а также её значение для понимания структуры и эволюции Вселенной. Статья подчеркивает необходимость разработки новых технологий и теоретических моделей для раскрытия этой загадки.

ABSTRACT

This article examines the history of dark matter discovery, key observational facts supporting its existence, and various models such as Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs) and axions. The challenges and issues faced by scientists in studying dark matter are discussed, along with its significance for understanding the structure and evolution of the universe. The article emphasizes the need for developing new technologies and theoretical models to unravel this mystery.

Ключевые слова: темная материя, физика, астрономия, WIMPs, аксионы, гравитационное линзирование, космическое микроволновое фоновое излучение, структура Вселенной, эволюция Вселенной, наблюдательные факты.

Keywords: dark matter, physics, astronomy, WIMPs, axions, gravitational lensing, cosmic microwave background radiation, structure of the universe, evolution of the universe, observational facts.

Темная материя – одна из самых интригующих и загадочных концепций в современной физике и космологии. Она составляет около 27% всей массы и энергии во Вселенной, но до сих пор не была непосредственно обнаружена. В отличие от обычной материи, которая взаимодействует с электромагнитным излучением, темная материя не излучает и не поглощает свет, что делает её невидимой для телескопов. Это вызывает множество вопросов о её природе, составе и роли в формировании структуры Вселенной.

Идея о существовании темной материи появилась в начале 20 века, когда астрономы начали замечать, что видимая масса галактик не соответствует их гравитационному воздействию. Одним из первых, кто обратил внимание на это несоответствие, был швейцарский астроном Фриц Цвикки, который в 1933 году исследовал скопления галактик и заметил, что их масса должна быть значительно больше, чем можно было бы оценить только по видимым звёздам и газам.

Существует несколько ключевых наблюдательных фактов, указывающих на наличие темной материи:

Движение галактик: Изучение вращения галактик показывает, что звёзды на их периферии движутся быстрее, чем ожидается на основе видимой массы. Это указывает на наличие невидимой массы, которая обеспечивает необходимую гравитацию.

Гравитационное линзирование: Когда свет от удалённых объектов проходит рядом с массивными объектами, его путь искривляется. Наблюдения гравитационного линзирования показывают, что масса, необходимая для объяснения этого эффекта, превышает видимую массу.

Космическое микроволновое фоновое излучение (CMB): Данные, полученные с помощью спутников WMAP и Планк, показывают флуктуации в CMB, которые могут быть объяснены только с учетом темной материи.

Существует несколько моделей, объясняющих природу темной материи:

Слабовзаимодействующие массивные частицы (WIMPs): Это одна из самых популярных гипотез. WIMPs предполагают существование частиц, которые взаимодействуют с обычной материей только через гравитацию и слабое ядерное взаимодействие.

Аксионы: Эти гипотетические частицы могут быть объяснены в рамках теории струн и предполагают наличие очень легких частиц, которые могут стать кандидатами на роль темной материи.

Темная энергия: Хотя это не совсем то же самое, что и темная материя, темная энергия играет важную роль в расширении Вселенной и может быть связана с её структурой.

Несмотря на обширные наблюдательные свидетельства, темная материя остаётся неразгаданной загадкой. Основные проблемы включают:

Необнаруженные частицы: Эксперименты, направленные на обнаружение WIMPs, пока не дали результатов.

Конфликты с моделями: Некоторые наблюдения, такие как поведение галактик в маломасштабных структурах, ставят под сомнение существующие модели темной материи.

Темная материя остаётся одной из самых захватывающих загадок в физике и астрономии. Её изучение не только углубляет наше понимание структуры и эволюции Вселенной, но и ставит перед учеными новые вызовы и вопросы. Разработка новых технологий и методов наблюдения, а также теоретических моделей, может в конечном итоге привести к раскрытию этой загадки и, возможно, изменению нашего восприятия Вселенной.

Список литературы:

1. Bertone, G., & Maccio, A. V. (2012). "Dark Matter: A New Perspective." Nature Physics, 8(1), 1-8.
2. Faber, S. M., & Gallagher, J. S. (1979). "Masses and Mass-to-Light Ratios of Galaxies." Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 17(1), 135-174.
3. Пахомов А.А., Ионина А.В. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ФИЗИКИ КОСМОСА НА ФОНЕ ДОСТИЖЕНИЙ В КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКЕ И ТЕХНОЛОГИЙ // Интернаука: электрон. научн. журн. 2024. № 36(353).
4. Zwicky, F. (1933). "Die Rotverschiebung von extragalaktischen Nebeln." Helvetica Physica Acta, 6, 110-127.
5. Kormendy, J., & Bender, R. (1996). "Supermassive Black Holes in Galactic Nuclei." Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 34, 409-442.
6. Planck Collaboration. (2016). "Planck 2015 results. XIII. Cosmological parameters." Astronomy & Astrophysics, 594, A13.
7. Weinberg, S. (1989). "The Cosmological Constant Problem." Reviews of Modern Physics, 61(1), 1-23.
8. Spergel, D. N., et al. (2007). "New Constraints on Dark Energy: Results from WMAP." The Astrophysical Journal Supplement Series, 170(2), 377-408.
9. Bertone, G., Hooper, D., & Silk, J. (2005). "Particle dark matter: Evidence, candidates and constraints." Physics Reports, 405(5-6), 279-390.
10. Aghanim, N., et al. (2020). "Planck 2018 results. I. Overview and the cosmological legacy of Planck." Astronomy & Astrophysics, 641, A1.
11. Kravtsov, A. V., & Borgani, S. (2012). "Structure formation in the Universe." Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 50, 353-406.