Есть ли альтернативные объяснения гравитационной силы, которую мы приписываем темной материи?

18

Мне всегда казалось нелогичным, что мы наблюдали измеренную гравитационную силу, и, поскольку у вселенной недостаточно массы, чтобы ее объяснить, был сделан вывод, что существует другой тип материи, который не взаимодействует с обычной материей и не может быть замеченным или размеренным.

Что, если сила была применена другими смежными или перекрывающимися вселенными или чем-то совершенно другим? Есть ли какие-либо другие теории, предлагаемые? или мы просто назовем то, что, как мы выясним, источником этой силы, «Темная материя», даже если это ничто иное, как материя?

Эдуардо Серра
источник
1
Связанный Phys.SE сообщение: physics.stackexchange.com/q/6561/2451 и ссылки в нем.
Qmechanic
1
Для просмотра открытого доступа см .: • Famaey, Benoît и Stacy S. McGaugh. « Модифицированная ньютоновская динамика (MOND)» . Живая Обзоры в относительности 15 (2012). doi: 10.12942 / lrr-2012-10 .
Геремия,

Ответы:

12

Конечно, есть люди, которые изучают альтернативные (не общие релятивистские) теории гравитации. До сих пор наиболее популярными теориями были:

  1. Модифицированная ньютоновская динамика (MOND) - которая по существу постулирует, что ньютоновская механика ломается в некотором масштабе, что приводит к кривым вращения, которые мы видим в галактиках.
  2. Тензор-вектор-скалярная гравитация (TeVeS) - это релятивистское обобщение MOND.
  3. В категорию MOND попадает f (R) -гравитация , которая изменяет общее релятивистское выражение, связывающее кривизну пространства-времени с тензором энергии-импульса («источником» гравитации - как масса и давление). Эти теории связывают различные функции скаляра Риччи с этим тензором энергии-импульса.

Кажется, что TeVes является наиболее многообещающей альтернативой общей теории относительности (она может объяснить такие вещи, как кривые вращения, предсказание гравитационного линзирования и некоторые другие вещи), но есть еще много проблем, с которыми она не справляется. До сих пор кажется, что модифицированные теории гравитации создают больше проблем, чем исправляют - хотя я должен признать, что существование таких вещей, как темная материя и темная энергия, - нетривиальные проблемы, с которыми космологи должны смириться.

Когда дело доходит до таких вещей, как альтернативные вселенные и тому подобное, как причины наших текущих загадок, я уверен, что эти вещи были предложены. Проблема здесь состоит в том, чтобы придумать эксперимент, чтобы проверить их. Темная материя была названа таковой, потому что мы знаем, что она не излучает и не поглощает излучение. Что касается обнаружения такой частицы, было проведено и будет проведено много реальных экспериментов, и это интересная область исследований.

Ниже показаны некоторые из этих экспериментов и диапазон пространства параметров поперечного сечения / массы, которое он имеет / будет исследовать:

dmdetectionexperiments

astromax
источник
Я посмотрю на обе теории, спасибо. Я воспользуюсь этой возможностью, так как вы работаете над диссертацией. о предмете, чтобы задать дополнительный вопрос. Читая эту статью на днях, я узнал об Аксионах и Холодной Темной Материи , не могли бы вы указать мне правильное направление, чтобы узнать, какая современная наука предпочитает больше и почему? между холодной темной материей и горячей темной материей, которая есть.
Эдуардо Серра
1
Конечно. Я часто вижу, как бумаги попадают в arxiv ( arxiv.org ) на тему аксионов. Короче говоря, какой бы ни была темная материя, она должна быть холодной. Это означает, что он имеет довольно низкую дисперсию скорости. Однако, если бы это было тепло / жарко, мелкомасштабных структур просто не было бы (и это, похоже, не так). Думайте об этом как об увеличении кинетических энергий системы частиц, гравитация побеждает, если вещи могут остыть. Что касается аксионов, они являются одним из многих кандидатов на то, какой может быть частица темной материи. Они были впервые постулированы в ...
astromax
1
1977, чтобы устранить нарушение Charge-Parity (CP) ( adsabs.harvard.edu/abs/1977PhRvL..38.1440P )( http://… . Вот по крайней мере один известный мне эксперимент, который искал аксионы ( pvlas.ts. infn.it ). Хотя, большинство проводимых экспериментов ищет то, что известно как WIMPS (слабо взаимодействующие массивные частицы). Вообще говоря, есть три типа экспериментальных сигнатур, которые ищут люди: 1) Косвенная - темная материя / анти -Темное дело уничтожение или продукты распада, 2) Direct - эксперименты ядерной отдачи, и
astromax
1
3) Создание их в лаборатории - эксперименты на коллайдере. Это много, чтобы принять, но есть ряд обзорных статей, которые вы можете прочитать (хотя они могут быть несколько техническими для обычного читателя). Вот один из тех, о которых я знаю: arxiv.org/abs/hep-ph/0404175
astromax