Најважније из лекције
Границе Стандардног модела: Иако успешно описује елементарне честице и обједињује електромагнетну и слабу интеракцију (електрослаба сила), Стандардни модел не обухвата гравитацију нити описује тамну материју и енергију.
Историја универзума: На самом почетку све силе су биле сједињене; хлађењем и ширењем универзума дошло је до њиховог раздвајања.
Биланс свемира: Обична (атомска) материја чини само око \(4{,}9\%\), тамна материја \(26{,}8\%\), а тамна енергија \(68{,}3\%\).
Космолошке загонетке: Тамна материја објашњава динамику галаксија, док тамна енергија узрокује убрзано ширење свемира.
Историја универзума: На самом почетку све силе су биле сједињене; хлађењем и ширењем универзума дошло је до њиховог раздвајања.
Биланс свемира: Обична (атомска) материја чини само око \(4{,}9\%\), тамна материја \(26{,}8\%\), а тамна енергија \(68{,}3\%\).
Космолошке загонетке: Тамна материја објашњава динамику галаксија, док тамна енергија узрокује убрзано ширење свемира.
У тренутку настанка универзума, услед екстремно високих температура и енергија, све фундаменталне силе биле су сједињене у једну јединствену интеракцију.
Ширењем и хлађењем универзума дошло је до постепеног раздвајања интеракција, аналогно фазним прелазима (кондензација и кристализација воде).
Електрослаба интеракција: Стандардни модел успешно обједињује електромагнетну и слабу интеракцију. Ово сједињавање се одиграва на високим енергијама које су данас оствариве у акцелераторима честица.
Отворена питања:
- Сједињавање електрослабе и јаке интеракције захтева енергије које су тренутно технички недостижне.
- Гравитација се за сада не може теоријски објединити са остале три фундаменталне интеракције у оквиру важећих теорија.
Тамна материја је претпостављени облик материје који не емитује нити одбија светлост (електромагнетно зрачење), али делује гравитационо на видљиву материју.
Постојање тамне материје закључено је на основу анализа брзина кретања галаксија, које показују да у свемиру мора постојати значајно већа маса од оне коју видимо.
Претпоставља се да је тамна материја сачињена од честица које још увек нису предвиђене нити обухваћене Стандардним моделом.
Астрономска посматрања открила су да се универзум шири убрзано, што је супротно очекивању да би гравитација међу масама требало да успорава ширење настало након Великог праска.
Тамна енергија је хипотетички облик енергије којем се приписује одговорност за убрзано ширење свемира. О њеној физичкој природи тренутно се веома мало зна.
Једна од хипотетичких идеја јесте да је убрзано ширење последица гравитационе интеракције нашег универзума са другим универзумима у оквиру мултиверзума.
Према савременим астрофизичким моделима, целокупна маса и енергија свемира расподељене су на следећи начин:
| Компонента | Удео у свемиру | Опис |
|---|---|---|
| Тамна енергија | \(68{,}3\%\) | Узрок убрзаног ширења универзума. |
| Тамна материја | \(26{,}8\%\) | Невидљива материја одговорна за динамику галаксија. |
| Атоми (обична материја) | \(4{,}9\%\) | Сва позната видљива материја (звезде, планете, гасови, живи свет). |
Савремена физика кроз Стандардни модел описује само око \(5\%\) укупног састава универзума, док преосталих \(95\%\) чине тамна енергија и тамна материја.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Које две фундаменталне интеракције су успешно обједињене у оквиру Стандардног модела елементарних честица?
Успешно су обједињене електромагнетна и слаба интеракција у јединствену електрослабу интеракцију на високим енергијама.
Задатак 2 (средњи): На основу којих посматрања су астрономи утврдили постојање тамне материје и колики је њен претпостављени удео у саставу универзума?
Постојање тамне материје закључено је на основу анализе кретања галаксија, где је уочено да постоји много већа гравитациона маса од масе видљиве материје. Њен претпостављени удео у универзуму износи \(26{,}8\%\).
Задатак 3 (тежак): Зашто је откриће убрзаног ширења универзума било неочекивано за физичаре и која компонента свемира се сматра његовим узроком?
Откриће је било неочекивано јер се према класичној аналогији (попут експлозије чији се делови успоравају) и гравитационом привлачењу свих маса у свемиру очекивало да се ширење временом успорава. Узроком овог убрзаног ширења сматра се тамна енергија, која чини око \(68{,}3\%\) универзума.
