Најважније из лекције
Састав универзума: Савремена наука познаје тек око \(5\%\) састава свемира (атоми). Остатак чине тамна материја (\(\approx 27\%\)) и тамна енергија (\(\approx 68\%\)).
Убрзано ширење: Астрономска посматрања открила су да се универзум шири све брже, а узрок томе се приписује тамној енергији.
Тамна материја: Невидљива маса откривена путем анализе кретања галаксија, сачињена од честица ван Стандардног модела.
Границе знања: Сједињавање гравитације са осталим интеракцијама и порекло универзума захтевају нове теоријске концепте попут мултиверзума.
Убрзано ширење: Астрономска посматрања открила су да се универзум шири све брже, а узрок томе се приписује тамној енергији.
Тамна материја: Невидљива маса откривена путем анализе кретања галаксија, сачињена од честица ван Стандардног модела.
Границе знања: Сједињавање гравитације са осталим интеракцијама и порекло универзума захтевају нове теоријске концепте попут мултиверзума.
Према савременим астрономским и физичким проценама, позната материја (атоми) чини само мали део укупног састава универзума, док највећи део чине тамна енергија и тамна материја.
| Компонента | Удео у универзуму | Опис |
|---|---|---|
| Тамна енергија | \(68{,}3\%\) | Хипотетички облик енергије одговоран за убрзано ширење свемира. |
| Тамна материја | \(26{,}8\%\) | Невидљива маса која утиче на кретање галаксија својом гравитацијом. |
| Атоми (обична материја) | \(4{,}9\%\) | Видљива материја од које су грађене звезде, планете и сва жива бића (тек око \(5\%\)). |
Колики проценат универзума чине структуре и појаве које савремена наука још увек не може у потпуности да објасни?
Сабирањем удела тамне енергије и тамне материје:
\[ 68{,}3\% + 26{,}8\% = 95{,}1\% \]
Чак преко \(95\%\) универзума чине тамна енергија и тамна материја, о којима се за сада врло мало зна.
Тамна енергија је претпостављени узрок убрзаног ширења универзума.
Када посматрамо ватромет, светлећи делови се након експлозије удаљавају све спорије услед деловања гравитације. Због тога се дуго претпостављало да се и ширење универзума успорава. Међутим, астрономска мерења показују управо супротно - брзина удаљавања галаксија се повећава.
Физика за сада нема потпуно теоријско објашњење за убрзано ширење свемира. Једна од хипотеза повезује ову појаву са међусобним деловањем нашег универзума са другим универзумима у оквиру мултиверзума.
Зашто је откриће убрзаног ширења универзума изненадило физичаре?
Очекивало се да ће гравитационо привлачење свеукупне масе у свемиру временом успоравати његово ширење (слично успоравању честица након експлозије). Мерења која показују да се ширење убрзава указују на постојање непознатог фактора - тамне енергије.
Тамна материја је назив за материју чије присуство опажамо искључиво преко њених гравитационих ефеката на кретање галаксија, али не емитује нити одбија светлост.
На основу брзине ротације галаксија и њиховог међусобног кретања, научници су закључили да у свемиру постоји знатно већа маса од оне коју видимо у облику звезда, гаса и прашине.
Претпоставља се да је тамна материја сачињена од честица које нису описане тренутним Стандардним моделом физике честица.
Како знамо да тамна материја постоји ако је не можемо видети телескопима?
Њено постојање се доказује путем гравитационог утицаја - галаксије се крећу и ротирају брзинама које се могу објаснити само ако у њима постоји велика количина додатне, „невидљиве” масе.
Један од највећих изазова физике данас јесте уједињење гравитације са остале три фундаменталне интеракције (електромагнетном, јаком и слабом нуклеарном силом), што је тренутно ван домашаја важећих теорија.
Неке теоријске идеје предвиђају постојање мултиверзума - система од бесконачно много универзума, при чему је наш универзум само један од њих.
Као што су почетком 20. века Специјална теорија релативности и Квантна механика из корена промениле разумевање физичког света, и данас су потребне нове идеје за померање граница познатог.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): На основу савремених процена састава универзума, поређајте по заступљености од највећег ка најмањем уделу: атоме (обичну материју), тамну енергију и тамну материју.
Редослед по заступљености је:
- Тамна енергија (\(68{,}3\%\))
- Тамна материја (\(26{,}8\%\))
- Атоми / обична материја (\(4{,}9\%\))
Задатак 2 (средњи): Која је основна разлика између улоге тамне материје и тамне енергије у универзуму?
- Тамна материја својом масом и гравитационом силом привлачи материју и утиче на кретање и структуру галаксија.
- Тамна енергија делује тако да убрзава ширење универзума, савлађујући гравитационо привлачење између галаксија на великим скалама.
Задатак 3 (тежак): Зашто честице које чине тамну материју представљају изазов за Стандардни модел физике честица и која фундаментална сила за сада није сједињена са осталима?
Тамна материја не реагује са електромагнетним зрачењем (не емитује и не апсорбује светлост), па се претпоставља да је сачињена од потпуно нових врста честица које нису предвиђене нити описане Стандардним моделом.
Фундаментална сила која још увек није успешно сједињена са осталим интеракцијама је гравитација.
Фундаментална сила која још увек није успешно сједињена са осталим интеракцијама је гравитација.
