Учёные объяснили природу тёмной энергии и тёмной материи

Учёные из Оксфордского университета объяснили природу тёмной энергии и тёмной материи, составляющих 95% Вселенной. С помощью компьютерной программы специалисты установили, что оба этих невидимых «вещества» представляют собой текучую субстанцию с отрицательной массой.

По словам исследователей, им также удалось усовершенствовать современную стандартную космологическую модель. Однако российские эксперты считают, что само существование в природе частиц с отрицательной энергией и массой пока не доказано и выводы зарубежных специалистов требуют экспериментальной проверки.

Звёзды, планеты, туманности и даже далёкие галактики составляют лишь 5% Вселенной. Остальные 95%, согласно современной стандартной космологической модели (ССКМ), приходятся на невидимые субстанции — тёмную энергию и тёмную материю. Об их существовании учёные знают лишь благодаря наблюдению за гравитационными эффектами, которые эти «вещества» оказывают на видимые астрономические объекты. 

Астрофизики из Оксфордского университета выдвинули теорию, объясняющую природу тёмной энергии и тёмной материи. По их мнению, обе эти субстанции представляют собой аналог жидкости с отрицательной массой. Если гипотетически оттолкнуть такое вещество от себя, то оно, наоборот, приблизится.  
«Мы считаем, что тёмную материю и тёмную энергию можно «объединить» в своеобразный аналог жидкости, которая обладает особым типом отрицательной гравитации», — сообщил автор исследования Джейми Фарнс.

Гипотезу о существовании тёмной материи с отрицательной массой в невидимой части Вселенной выдвинул Альберт Эйнштейн. Во время создания общей теории относительности физик также хотел построить статическую модель Вселенной и даже ввёл для этого в своё уравнение космологическую постоянную — или тёмную энергию.  

Однако, когда стало известно, что Вселенная расширяется, Эйнштейн назвал введение космологической постоянной в уравнение своей «величайшей ошибкой», которая не позволила ему предсказать расширение Вселенной. Но самое главное — существование отрицательной материи научным сообществом на тот момент было исключено. Считалось, что такое «вещество» станет истончаться по мере расширения Вселенной, а это противоречило наблюдениям, свидетельствующим, что плотность тёмной материи не меняется.  

С тех пор астрофизики считали космологическую постоянную забавным недоразумением и приравнивали её значение к нулю. Но, как оказалось, «величайшая ошибка» Эйнштейна имеет полное право на существование в современной космологии.

«Раньше учёные пытались объединить тёмную энергию и тёмную материю в рамках общей теории относительности. Такой процесс оказался невероятно сложным. В новом исследовании мы использовали две старые идеи, которые совместимы с теорией Эйнштейна, — отрицательную массу и создание вещества — и объединили их», — пояснил Фарнс.

Учёные скорректировали ССКМ так, чтобы в ней за тёмную энергию и тёмную материю отвечала одна и та же субстанция — текучая, с отрицательной массой. Оказалось, что «вещество» с отрицательной массой рождается непрерывно и отталкивается само от себя, это и приводит к ускоряющемуся расширению Вселенной.

По мнению российских экспертов, выводы зарубежных коллег несколько преждевременны. 

По мнению эксперта, не вызывает сомнения лишь тот факт, что космологическая постоянная Эйнштейна действительно важна в современной науке. Её существование объясняет, почему Вселенная расширяется с ускорением. 

Однако, по словам Рубакова, невозможно разработать теорию с использованием в качестве переменных двух отрицательных — энергии или массы частиц, — чтобы в ней при этом различные данные не противоречили друг другу.

«Время от времени выходят статьи про частицы с отрицательной массой, но все они несколько спекулятивные. Построить теорию, в которой масса была бы отрицательной и при этом чтобы в ней всё согласовывалось, пока никому не удалось. Но, конечно, некоторые учёные могут это оспаривать», — отметил Рубаков.  

Чтобы получить экспериментальное доказательство своей теории, учёные из Оксфорда планируют провести серию работ на крупнейшем в мире радиоинтерферометре Square Kilometre Array.

«Если новая, расширенная версия космологической модели будет соотноситься с данными, полученными в ходе наблюдений, то одна из самых сложных задач современной физики будет окончательно решена», — заключил Фарнс.