Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Лесосибирский педагогический институт –
филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Сибирский федеральный университет»
(ЛПИ – филиал СФУ)
Психологии и педагогики
факультет
Современного естествознания
кафедра
44.03.02
код и наименование специальности (направления)
РЕФЕРАТ
ТЕМНАЯ МАТЕРАЯ. ЗАЧЕМ ОНА?
Руководитель _______
подпись, дата инициалы, фамилия
Студент _лф-фпп14-01бн _______
код (номер) группы подпись, дата инициалы, фамилия
Лесосибирск, 2014
СОДЕРЖАНИЕ
Введение………………………………………………………………………3
Темная материя. Что это?................................................................................4
Классификация темной материи…………………………………………….5
Зачем нужна темная материя?.........................................................................6
Заключение……………………………………………………………………7
Список литературы……………………………………………………………9
Введение.
Прежде чем говорить о том, что такое темная материя и для чего она нужна, следует разобраться в том, что вообще есть материя ее виды и свойства. Материя (от лат. māteria «вещество») — объективная реальность, содержимое пространства, одна из основных категорий науки и философии, объект изучения физики. Физика описывает материю как нечто, существующее в пространстве и во времени (в пространстве-времени) — представление, идущее от Ньютона (пространство — вместилище вещей, время — событий); либо как нечто, само задающее свойства пространства и времени — представление, идущее от Лейбница и, в дальнейшем, нашедшее выражение в общей теории относительности Эйнштейна. Изменения во времени, происходящие с различными формами материи, составляют физические явления.( https://ru. wikipedia).
реакция превращения частицы и античастицы при их столкновении в какие-либо иные частицы, отличные от исходных.
1. Вещество — основной вид материи, обладающий массой. К вещественным объектам относятся элементарные частицы, атомы, молекулы, многочисленные образовавшиеся из них материальные объекты.
2. Физическое поле — особый вид материи, который обеспечивает физическое взаимодействие материальных объектов и систем.
Физические поля:
1. Электромагнитное и гравитационное;
2. Поле ядерных сил;
3.Волновые (квантовые поля)
Источник физических полей — элементарные частицы. Направление для электромагнитного поля — источник, заряженные частицы.
Физические поля, которые создаются частицами переносят взаимодействие между этими частицами с конечной скоростью.
Квантовые теории — взаимодействие обусловлено обменом квантами поля между частицами.
3.Физический вакуум — низшее энергетическое состояние квантового поля.
Существует особый вид материи это темная материя (ТМ). Итак, цель моей работы состоит в том, чтобы раскрыть сущность понятия темная материя и определить ее классификацию и назначение в современной естественнонаучной картине мира.
1.Темная материя. Что это?
Представленный вид материи составляет примерно 22 % всего состава вселенной. «Тёмной" материей ученые называют вещество, оказывающее ощутимое гравитационное воздействие на крупные космические объекты. При этом никакого излучения от этого вещества не регистрируется, оттуда и термин "тёмная". То есть материя такого рода не испускает ни электромагнитного излучения и не взаимодействует с ним. Это свойство данной формы вещества делает невозможным её прямое наблюдение. Сложность поиска частиц темной материи состоит в том, что они электрически нейтральны. Существует два способа поиска: прямой, суть которого заключается в изучении следствий взаимодействия этих частиц с электронами или атомными ядрами с помощью наземной аппаратуры и косвенный, основанный на попытках обнаружения потоков вторичных частиц, которые возникают благодаря аннигиляции (реакция превращения частицы и античастицы при их столкновении в какие-либо иные частицы, отличные от исходных) солнечной или галактической темной материи. Вывод о существовании тёмной материи сделан на основании многочисленных, согласующихся друг с другом, но косвенных признаков поведения астрофизических объектов и по создаваемым ими гравитационным эффектам. Обнаружение природы тёмной материи поможет решить проблему скрытой массы, которая, в частности, заключается в аномально высокой скорости вращения внешних областей галактик.
1.1 Классификация темной материи.
Ключевое предположение приводимой ниже классификации состоит в том, что частицы ТМ находились в термодинамическом равновесии с частицами космической плазмы на ранних стадиях эволюции Вселенной. В определенный момент времени температура упала настолько, что среднее время пролета частиц ТМ в плазме превысило хаббловское расширение (реакция "заморозилась"), и взаимодействия с барионным веществом (антивеществом) прекратились. В зависимости от температуры, при которой это произошло, ТМ делят на "горячую", "холодную" и "теплую". Если в момент выхода из равновесия энергия частиц много превышала их массу, ТМ называют горячей. Такими могли бы быть легкие частицы типа нейтрино, но космологические данные исключают возможность того, что последние составляют значительную долю ТМ. Если частицы ТМ отщепились от космической плазмы, уже будучи нерелятивистскими, такую ТМ называют «холодной». Она наиболее предпочтительна с точки зрения космологии, так как частицы горячей ТМ при движении с релятивистскими скоростями разглаживали бы неоднородности плотности материи на масштабах порядка хаббловского в ту эпоху и, таким образом, препятствовали бы образованию крупномасштабных структур, что противоречит наблюдательным данным. Теплой называют ТМ, составленную из частиц массой больше или порядка 1 эВ (электронвольт). Естественно, они были релятивистскими в момент выхода из равновесия. В отдельный вид ТМ эти частицы выделяют потому, что горячая ТМ является релятивистской на момент перехода от радиационно-доминированной к пылевидной стадии расширения Вселенной (который случился при температурах порядка 1 эВ), а теплая уже не является. Это важно, поскольку рост возмущений плотности происходит существенно по-разному на этих стадиях, и этот рост существенно зависит от того, является ли ТМ релятивистской или нет на пылевидной стадии.
1.2 Зачем нужна темная материя?
Темная материя сродни обычному веществу в том смысле, что она способна собираться в сгустки (размером, скажем с галактику) и участвует в гравитационных взаимодействиях так же, как обычное вещество. Скорее всего, она состоит из новых, не открытых еще в земных условиях частиц.
Помимо космологических данных, в пользу существования темной материи служат измерения гравитационного поля в скоплениях галактик и в галактиках. Имеется несколько способов измерения гравитационного поля в скоплениях галактик, один из которых — гравитационное линзирование. Гравитационное поле скопления искривляет лучи света, испущенные галактикой, находящейся за скоплением, т. е. гравитационное поле действует как линза. При этом иногда появляются несколько образов этой удаленной галактики; на левой половине они имеют голубой цвет. Искривление света зависит от распределения массы в скоплении, независимо от того, какие частицы эту массу создают. Восстановленное таким образом распределение массы показано на правой половине голубым цветом; видно, что оно сильно отличается от распределения светящегося вещества. Измеренные подобным образом массы скоплений галактик согласуются с тем, что темная материя вкладывает около 25% в полную плотность энергии во Вселенной. Напомним, что это же число получается из сравнения теории образования структур (галактик, скоплений) с наблюдениями. Тёмная материя имеется и в галактиках. Это опять-таки следует из измерений гравитационного поля, теперь уже в галактиках и их окрестностях. Чем сильнее гравитационное поле, тем быстрее вращаются вокруг галактики звезды и облака газа, так что измерения скоростей вращения в зависимости от расстояния до центра галактики позволяют восстановить распределение массы в ней. Это проиллюстрировано по мере удаления от центра галактики скорости обращения не уменьшаются, что говорит о том, что в галактике, в том числе вдалеке от её светящейся части, имеется несветящаяся, темная материя.
Темная материя имеется и в галактиках. Это опять-таки следует из измерений гравитационного поля, теперь уже в галактиках и их окрестностях. Чем сильнее гравитационное поле, тем быстрее вращаются вокруг галактики звезды и облака газа, так что измерения скоростей вращения в зависимости от расстояния до центра галактики позволяют восстановить распределение массы в ней. по мере удаления от центра галактики скорости обращения не уменьшаются, что говорит о том, что в галактике, в том числе вдалеке от её светящейся части, имеется несветящаяся, темная материя. В нашей галактике и окрестности Солнца масса темной материи примерно равна массе обычного вещества.( http://scorcher. ru/art/theory/dark_matter. php)
Заключение.
Что же представляют из себя частицы темной материи? Эти частицы не должны распадаться на другие, более легкие частицы, иначе бы они распались за время существования Вселенной. Сам этот факт свидетельствует о том, что в природе действует новый, не открытый пока закон сохранения, запрещающий этим частицам распадаться. Аналогия здесь с законом сохранения электрического заряда: электрон — это легчайшая частица с электрическим зарядом, и именно поэтому он не распадается на более легкие частицы (например, нейтрино и фотоны). Далее, частицы темной материи чрезвычайно слабо взаимодействуют с нашим веществом, иначе они были бы уже обнаружены в земных экспериментах. Дальше начинается область гипотез. Наиболее правдоподобной (но далеко не единственной!) представляется гипотеза о том, что частицы темной материи в 100–1000 раз тяжелее протона, и что их взаимодействие с обычным веществом по интенсивности сравнимо с взаимодействием нейтрино. Именно в рамках этой гипотезы современная плотность темной материи находит простое объяснение: частицы темной материи интенсивно рождались и аннигилировали в очень ранней Вселенной при сверхвысоких температурах (порядка 1015 градусов), и часть их дожила до наших дней. При указанных параметрах этих частиц их современное количество во Вселенной получается как раз такое, какое нужно.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Статья «Невидимые действующие лица и их предполагаемые исполнители» Игорь Сокальский кандидат физико-математических наук ссылка «Химия и жизнь» №11, 2006.
2. Статья «Темная материя и темная энергия во Вселенной» институт ядерных исследований РАН, Москва, Россия.
3. ссылка https://ru. wikipedia
4.ссылка http://scorcher. ru/art/theory/dark_matter. php
