403 Forbidden

403 Forbidden


nginx
Войти в аккаунт
Хотите наслаждаться полной версией, а также получить неограниченный доступ ко всем материалам?

Теории относительности поставят космический градусник

Теории относительности поставят космический градусник

Источник аномального ускорения межпланетных станций в окрестностях Земли, которое грозило ниспровергнуть теорию гравитации, может выдать лишнее тепло. Если ускорение дают частицы темной материи, космические зонды должны греться во время пролета. Правда, пока неясно насколько.

О непонятном эффекте, вскрывшемся при обработке данных о движении межпланетных космических аппаратов, в первую очередь американских Pioneer 10 и Pioneer 11, ученые всего мира впервые услышали 11 лет назад, в августе 1998 года. Эффект быстро прозвали аномалией «Пионеров». Заключается он в очень слабом, но постоянном замедлении межпланетных станций, которое не вписывается в расчеты. Величина этого ускорения - около 1 нм/c2, или 3 см/c/год, что ничтожно по бытовым меркам, однако надежно измерено и требует объяснения.

Природа этой аномалии остается предметом споров. Некоторые вполне авторитетные физики считают, что это признаки «новой физики», нашего недопонимания истинной природы гравитации или квантовой теории (или того и другого). Другие, не менее уважаемые специалисты считают, что открытый 11 лет назад эффект уже «закрыт», в первую очередь благодаря работам одного из его открывателей - Вячеслава Турышева, показавшего, что таким «аномальным» образом могут проявляться неравномерности прогрева «Пионеров».

Новая аномалияТем не менее три года назад, аккурат к восьмой годовщине открытия аномалии «Пионеров», та же группа авторов (за вычетом Турышева) нашла теоретикам новую головную боль. Анализируя данные слежения за космическими аппаратами в ходе гравитационного маневра вблизи Земли, ученые зафиксировали аномальные изменения скорости межпланетных станций. Этот эффект по аналогии с прежним назвали пролетной аномалией.

Точность измерения скорости космических аппаратов в окрестностях нашей планеты достигает примерно 0,1 мм/c (около 0,0004 км/час - ни одному гаишнику с радаром и не снилось). А расхождение между расчетной и измеренной скоростями движения на облетных траекториях достигало 13,5 мм/с. Такое значение не спишешь на ошибки в измерениях.

Примерно полтора года назад ученые даже вывели единый и довольно простой эмпирический закон, в который отлично вписались аномалии движения пяти совершенно не похожих аппаратов, в разное время сближавшихся с Землей по дороге к дальним планетам. Добавки и недостачи энергии движения, которые обнаружились у станций Cassini, Galileo, MESSENGER, NEAR и Rosetta, оказались все как один пропорциональны изменению косинуса угла между «входящим» и «исходящим» отрезками облетной траектории. Не то чтобы этот закон что-то объяснил, но игнорировать эффект стало еще сложнее.

Объяснений облетной аномалии предложено немало, от совершенно обыденных вроде ошибки в определении положения Земли при анализе данных до предельно экзотических вроде кардинальной модификации частной и общей теорий относительности. Последние принято объединять термином «новая физика». На ее фоне новое объяснение, выдвинутое Стивеном Адлером из Института передовых исследований в американском Принстоне, кажется едва ли не консервативным. По его мнению, в пролетной аномалии повинна темная материя, конденсирующаяся вблизи Земли.

Темное рассеяние

Гипотеза Адлера состоит в том, что лишнее ускорение возникает за счет рассеяния частиц темной материи на протонах и нейтронах того вещества, из которого состоит облетающий Землю космический аппарат. Если обычный и «темный» миры не изолированы друг от друга напрочь, а связаны хоть каким-то взаимодействием (помимо гравитационного), время от времени частицы темного вещества и атомных ядер будут сталкиваться, передавая друг другу энергию. По расчетам Адлера, это взаимодействие может как ускорить, так и затормозить спутник, в зависимости от траектории.

При этом зависимость оказывается похожей как раз на тот универсальный закон, что эмпирически вывели первооткрыватели эффекта. В существовании формы материи, которая почти не взаимодействует с обычным веществом, не сомневаются большая часть ученых. Гравитационные признаки ее наличия астрономы видят повсюду - и в орбитах звезд внутри Галактики, и во взаимном хороводе галактик в скоплениях, и в самой крупномасштабной структуре космоса, которая вряд ли могла сформироваться без дополнительного притяжения невидимого вещества. Так что в принципе наличие темной материи в окрестностях Земли не только неудивительно, но и вполне ожидаемо.

Взаимодействие между обычным и темным веществами также нельзя считать особо смелым предположением. В арсенале физиков-теоретиков есть десятки, если не сотни конкурирующих теорий, который объясняют существование темной материи и допускают возможность обмена энергией между обычным и темным веществами.

Более того, существуют даже экспериментальные данные, которые недвусмысленно указывают на наличие такого взаимодействия в природе. Это в первую очередь предварительные данные исследовательских проектов PAMELA, ATIC и Fermi, которым, возможно, удалось наблюдать превращение частиц темной материи в частицы обычного вещества. Кроме того, существует эксперимент DAMA/LIBRA, который напрямую почувствовал «удары» частиц темной материи по детектору (по крайней мере так утверждают его создатели; независимого подтверждения этих данных до сих пор нет).

Итак, темная материя есть и наверняка может взаимодействовать с видимым веществом. Почему же тогда не принять объяснение, предложенное Адлером, и навеки не забыть о призраках «новой физики»?

Тень на плетень

Дело в том, что параметры темной материи, которые нужны для устранения аномалии, совсем не похожи на те, что кажутся естественными большинству других ученых. «Темная частица Адлера» должна гораздо охотнее участвовать во взаимодействии с протонами и нейтронами, чем того хотелось бы большинству теоретиков. Чтобы при этом не нарушить другие имеющиеся ограничения на это взаимодействие, те же частицы должны быть существенно легче, чем принято считать.

Однако легкость в свою очередь мешает частицам копиться в окрестностях Земли, а чтобы объяснить аномалию, их рядом с нами должно быть много. В итоге Адлеру приходится задействовать неуклюжую идею накопительного каскада, согласно которой плотность темного вещества рядом с Землей существенно выше, чем в Солнечной системе, а в Солнечной системе - существенно выше, чем в среднем по Галактике. Это не очень естественно, не очень красиво и до конца непонятно.

В общем, чтобы спастись от «новой физики», приходится городить какие-то колченогие схемы, и что лучше - большой вопрос. В подобных ситуациях решающее слово всегда за экспериментом.

Космический градусник

Похоже, Адлер наконец придумал, как экспериментально проверить его пока исключительно умозрительную теорию. Предложение Адлера - поставить на космический аппарат, пролетающий рядом с Землей, своего рода градусник, а точнее, хорошо изолированный от внешнего мира калориметр - измеритель тепловой энергии.

Ученый и в прежних своих работах вскользь упоминал об этом эффекте. Суть его очень проста: энергия и импульс, которые передаются протонам и нейтронам атомных ядер при взаимодействии с частицами темной материи, зависят от параметров движения первых относительно вторых. А значит, помимо некоторого общего для всех «среднего» импульса, который и порождает аномалию, должен быть некоторый разброс в движении частиц. Этот разброс с точки зрения термодинамики представляет собой теплоту, выделяющуюся при движении межпланетной станции через облако окружающих Землю темных частиц - независимо от того, ускоряют они аппарат или замедляют его.

Именно это тепло ученый и предлагает искать в своей новой работе, для чего, по его мнению, нужно оснащать точными калориметрами будущие межпланетные станции, которые будут совершать гравитационные маневры вблизи массивных тел. Можно также проанализировать имеющиеся телеметрические данные - для тех же Galileo или NEAR, к примеру - на предмет аномального нагрева во время пролета мимо Земли. Свою идею Адлер представил на рассмотрение комиссии Национальной академии наук США, которая занимается планированием космических исследований на следующее десятилетие. С обоснованием этого предложения можно ознакомиться на сайте электронных препринтов Корнельского университета.

Неопределенность

Впрочем, величина эффекта сильно зависит от целого ряда по-прежнему неизвестных параметров, включая массу частиц темной материи и относительный вклад во взаимодействие упругих и неупругих процессов. Для частицы массой 1 МэВ изменение температуры, соответствующее пролету мимо Земли, может составить от миллионных долей до тысяч градусов, так что неопределенность этих предсказаний остается очень значительной.

Независимо от финального исхода приятно сравнить это с точностью теории относительности, благодаря которой мы можем вычленить непонятный эффект. Новая физика, если она есть, еще только-только начинается.

Источник: www.infox.ru
{{ rating.votes_against }} {{ rating.rating }} {{ rating.votes_for }}

Комментировать

осталось 1800 символов
Свернуть комментарии

Все комментарии (2)

ivi061

комментирует материал 13.10.2009 #

Самое удивительное то, что подобные спутники могут в далекой перспективе просто исчезать в темной материи. Физики должны изменить взгляд на покраснение света от далеких звезд, ранее считавшееся лишь проявлением эффекта Допплера... Неточности в измерениях параметров траектории Пионеров и долю покраснения света можно привязать к бингамовским свойствам конденсата частиц Хиггса... :)

user avatar
dans-vn

комментирует материал 14.10.2009 #

«Едина Тьма наполняла Беспредельное Все, ибо Отец-Матерь и Сын еще раз были воедино...» ( Станца1,5)
«Дао рождает одно, одно рождает два,
два рождает три, а три рождает все существа» (Лао-цзы, § 42).

одно – полагает иное,
два – рождает единое,
три – порождает остальное:

одно, иное, единое.
среда, – где чудо это
сотворилось, – самое само:

бесконечное пульсаций
вечно Самосущего –
Одного, Иного, Единого.

Иное, – суть Число, –
мгновенно СИТУАЦИЮ
вселенскую родило.

Флюкс-нервов паутину, –
как Нечто Особое, –
во Всеединстве проявило.

И «темную материю», –
невидимой энергии мистерию, –
реально утвердило.

СРЕДА – ипостасно –
нацело нам не дана:
лишь СИТУАЦИЯ дана.

Такая СИТУАЦИЯ, где
высветилось два –
ЗАДАЧЕЙ триединства:

как это «многое-одно»
в «целое» соединить –
ЗАДАЧУ разрешить?!

user avatar
×
Заявите о себе всем пользователям Макспарка!

Заказав эту услугу, Вас смогут все увидеть в блоке "Макспаркеры рекомендуют" - тем самым Вы быстро найдете новых друзей, единомышленников, читателей, партнеров.

Оплата данного размещения производится при помощи Ставок. Каждая купленная ставка позволяет на 1 час разместить рекламу в специальном блоке в правой колонке. В блок попадают три объявления с наибольшим количеством неизрасходованных ставок. По истечении периода в 1 час показа объявления, у него списывается 1 ставка.

Сейчас для мгновенного попадания в этот блок нужно купить 1 ставку.

Цена 10.00 MP
Цена 40.00 MP
Цена 70.00 MP
Цена 120.00 MP
Оплата

К оплате 10.00 MP. У вас на счете 0 MP. Пополнить счет

Войти как пользователь
email
{{ err }}
Password
{{ err }}
captcha
{{ err }}
Обычная pегистрация

Зарегистрированы в Newsland или Maxpark? Войти

email
{{ errors.email_error }}
password
{{ errors.password_error }}
password
{{ errors.confirm_password_error }}
{{ errors.first_name_error }}
{{ errors.last_name_error }}
{{ errors.sex_error }}
{{ errors.birth_date_error }}
{{ errors.agree_to_terms_error }}
Восстановление пароля
email
{{ errors.email }}
Восстановление пароля
Выбор аккаунта

Указанные регистрационные данные повторяются на сайтах Newsland.com и Maxpark.com

Перейти на мобильную версию newsland