الكتلة السلبية في كل مكان في الفيزياء. وهذا ما يفسر أيضا الظلام المادة

تصوير ما تبدو عليه خيوط مادة الظلام إذا أمكننا رؤيتها بأعيننا المجردة. تمثل البقع الصفراء المجرات.

في أوائل ديسمبر 2018 ، أصبح عالم التدوين الفيزيائي هائلاً بسبب ورقة 2017 (في الحقيقة لا يزال يمثل مقدمة لهذا التاريخ: arXiv: 1712.07962) حيث يحاول المؤلف James Farnes ، من جامعة أكسفورد ، شرح Dark Matter and Dark Energy مع فرضية غير فعالة على ما يبدو: وجود سائل الكتلة السالبة الذي يتخلل الكون. الفكرة بحد ذاتها ليست جديدة ، ويعترف المؤلف بالأعمال السابقة لألبرت أينشتاين وهيرمان بوندي وآخرين. باختصار ، سلوك المادة السالبة يتصرف بالطريقة التالية:

  • التفاعل الإيجابي الإيجابي: يجذب الجسيمان بعضهما البعض ؛
  • التفاعل السلبي السلبي: يصد الجسيمان بعضهما البعض ؛
  • التفاعل الإيجابي - السلبي: كلا الجسيمين يتسارعان في نفس الاتجاه ، مشيرين من الكتلة السلبية إلى الكتلة الإيجابية.

كفيزيائي فيزيائي للجسيمات ، لست مقتنعًا بشكل خاص بالحجة ، لكنني أقر بأنه قد يكون هناك ثغرة ، إذا سمحنا للكتلة أن تكون معلمة فعالة كما في فيزياء الحالة الصلبة ، وبالتالي تنتهك (على الأقل ظاهرًا) التكافؤ المحبب المبدأ. وهذا يعني أن الكتلة التي تدخل المعادلة التي تحكم سلوك الجاذبية لهذا المائع لا تعادل تمامًا الكتلة القصور الذاتي (الكتلة التي تظهر في قانون نيوتن المجيد لحركات مثل F = ma). أفهم أن مجاميع المادة العادية قد تمثل مثل هذا السلوك في ظل ظروف غير عادية ، وغالبًا ما ترتبط بدرجة حرارة منخفضة جدًا. على سبيل المثال ، يمكن أن تظهر حتى الإلكترونات كتلة فعالة في نظام الموصلية الفائقة (H. Frölich، Nature volume 168، pages 280–281). هناك دلائل تشير إلى أن الكتلة الفعالة السلبية التي تنشأ من الإمكانات الدورية في الشبكات قد تفسر عددًا من الخصائص الفردية للموصلات الفائقة ذات درجة الحرارة العالية (كوند مات / 0210455).

تتجاوز ورقة فارنس كثيراً التكهنات الأساسية. يدعي المؤلف أنه قادر على شرح تسطيح منحنيات دوران المجرة ، وتشكيل هالات المادة المظلمة المجرة ، والتشكيلات الكبيرة مثل خيوط المادة المظلمة التي تربط المجرات ، وحتى مصير الكون النهائي (المفسد: إنه سيتوسع وينكمش دوريًا) ). أنا لست عالم فيزياء فلكية وأفضّل أن أترك للخبراء لإبداء أي تعليق ذي معنى على هذه الادعاءات. تحدث البعض قائلين إن النموذج مفتعل لدرجة أنه في النهاية يمكن للمرء أن يستحضر حلاقة أوكام ويستمر في متابعة نموذج ΛCMD لعلم الكونيات. شخصيا ، بدا لي بعض الحجج في الورقة يلوحون بيديًا تمامًا ، على سبيل المثال شرح التسطيح للفضاء وموضع الذروة الأولى من طيف القدرة CMB (انظر الفقرة 4.4). من ناحية أخرى ، لقد وجدت حوافز محفزة للغاية تدعم مراجعة تفسير بعض القياسات الحرجة ، مثل توسع الكون مع انفجارات المستعرات الأعظمية. في حين أن القياسات نفسها تعتبر أمراً مفروغاً منه ، فإن ما قد يكون غير صحيح هو مجموعة الافتراضات التي تؤدي إلى التفسيرات النهائية. والجدير بالذكر أن إيجابية كثافة طاقة الكتلة التي يتم تطبيقها دائمًا تقريبًا على الرغم من أن التجارب نفسها في بعض الحالات يبدو أنها تفضل خلاف ذلك (انظر الفقرة 4.1 للحصول على مزيد من التفاصيل). من منظور بايزي ، لا يمكنني إلا أن أحذرك من أن معظم أخطائنا ناتجة عن افتراضات غير صحيحة: إنها دائمًا ما تكون سابقة!

على أي حال ، لقد وجدت النموذج بسيطًا بما يكفي ليتم تنفيذه في رمز الكمبيوتر الذي يمكن تشغيله على جهاز كمبيوتر محمول. في الورقة ، يمكنك العثور على إشارة إلى تنفيذ أكثر ملاءمة ، في حين أن عملي يبدو كرسوم متحركة أكثر منه محاكاة واقعية. يستند الرمز إلى محاكاة سابقة لـ Dark Matter التي أنشأتها قبل بضع سنوات. يمكنك قراءة المزيد عن هذا النموذج في هذا المنشور. يمكن العثور على الكود الجديد والمكيف هنا. لتنفيذه ، تحتاج إلى تثبيت المعالجة ومكتبة فيزياء Traer. في تنفيذي ، بشكل مختلف عن ما أعتقد أن James Farnes ، أقوم بتكوين كل شيء بكتلة موجبة ، لكنني أقوم بتعيين اقتران سلبي (-G) للتفاعلات بين الأشياء السلبية - السلبية.

أنا مبعثرة عشوائيا مع توزيع موحد للجزيئات الكتلة السلبية. بدلاً من ذلك ، يتم وضع المادة العادية في "كتلتين" تمثل مجرتين تقريبًا. ماذا تعتقد سوف يحصل؟ تستمر محاكاة N-body دون أي هدف صريح طويل الأجل. على الأقل بشكل حدسي ، ما يحدث هو أن المادة العادية تحاول الالتحام أكثر من ذلك ، في حين تميل المادة السلبية إلى التوسع. ومع ذلك ، تحدث ديناميات مثيرة للاهتمام بالقرب من كتل كبيرة من المادة العادية: يتم جذب الجزيئات السلبية من قبل "المجرات" ، ولكن لا تتركز للغاية بسبب التنافر الذاتي. التأثير الصافي ، وفقًا لورقة فارنس ، هو خلق "هالة" حول المجرات ، و "خيوط" تربطها. يمكنك بقعة هذه الأشياء في الفيديو؟ أم أنها مجرد تفكير بالتمني؟

في الختام ، أُعطيت حياة جديدة للفكرة القديمة وغير العصرية تمامًا عن المادة ذات الكتلة السالبة لتوضيح بعض من أكبر أسرار الكون: المادة المظلمة ، والطاقة المظلمة ، والديناميات الكلية للتكوينات على نطاق فلكي. إذا كانت المطالبات غير العادية تتطلب أدلة غير عادية ، فلا أعتقد أن هذا الدليل قد تم تقديمه دون أي شك معقول. ومع ذلك ، قد لا تكون هذه هي المرة الأولى أو الأخيرة التي يتطور فيها نموذج اللعب إلى شيء أكثر تعقيدًا.

نُشر في الأصل على موقع disipio.wordpress.com في 9 ديسمبر 2018.