Tvoří temnou hmotu černé minidíry z úsvitu vesmíru?  
Když se vesmír nafukoval zběsilou kosmologickou inflací, tak v záhybech Higgsova pole mohly vzniknout miniaturní černé díry. Mohly by primordiální minidíry po téměř 14 miliardách let vysvětlit problém s temnou hmotou?

Vznikly během inflace primordiální černé minidíry? Kredit: CC0 Creative Commons.
Vznikly během inflace primordiální černé minidíry? Kredit: CC0 Creative Commons.

Je jistě už únavné slyšet pořád dokola, jak je temná hmota mysteriózní a nepolapitelná. Nicméně, je to tak. Fyzici s tím chtějí něco udělat a tak napínají svou představivost téměř až k prasknutí. Posuďte sami. Podle nové studie, kterou nedávno publikoval časopis Physical Review Letters, by temnou hmotu – která nezáří, neinteraguje a nedělá prakticky nic kromě toho, že má hmotnost a působí gravitací – mohly tvořit extrémně malé a zároveň primordiální černé díry, které se měly zrodit v divokém chaosu období Velkého třesku.

 

Fyzik Antonio Riotto ze Ženevské univerzity a jeho kolegové tvrdí, že by takové primordiální černé minidíry mohly vzniknout díky Higgsovu bosonu. Podle jejich představy se monodíry vynořily z nestabilit v Higgsově poli, když vesmír bezprostředně po Velkém třesku prožíval doposud ne zcela pochopenou epizodu extrémního nafouknutí, tedy kosmologické inflace. Jak se dalo čekat, nová hypotéza si ihned získala punc kontroverze a ne každý fyzik s ní souhlasí.


Antonio Riotto. Kredit: University of Geneva.
Antonio Riotto. Kredit: University of Geneva.

Higgsovy bosony vznikly jako zvlnění Higgsova pole, které prostupuje vesmírem a dává částicím jejich hmotnost. Když byl Higgsův boson konečně objeven, tak se ukázalo, že je hmotnost činí asi 126-násobek hmotnosti protonu. To bylo docela překvapení, protože mnozí fyzici očekávali, že by Higgs měl být těžší. S tím také souvisejí zneklidňující představy o tom, že Higgsovo pole a Higgsovy bosony nejsou v nejstabilnější možné fázi.

 

Riotto a spol. mají za to, že by překvapivě lehký Higgsův boson mohl vysvětlit temnou hmotu. Když se totiž vesmír těsně po svém zrodu nafukoval šílenou kosmologickou inflací, tak podle nich v ne zcela stabilním Higgsově poli docházelo ke kvantovým fluktuacím, které souvisely s rozdílnými hustotami hmoty v různých oblastech všudypřítomného Higgsova pole. A takové kvantové fluktuace mohly vytvořit nepatrné „záhyby“ časoprostoru, kde byla hustota hmoty natolik vysoká, že se zhroutily do černých miniděr.


Takové černé minidíry by měly hmotnost kolem 10 bilionů kilogramů, což zhruba odpovídá váze Mount Everestu. Pokud by Riotto a spol. měl pravdu, tak by tím vysvětlili, proč temná hmota nezáří. S černými děrami je to stejné. Pokud takové minidíry skutečně najdeme, tak to bude důkaz, že Higgsovo pole s Higgsovými bosony skutečně není v nejstabilnějším možném energetickém stavu. Výhodou (nebo nevýhodou, podle nátury) tohoto řešení temné hmoty by rovněž bylo, že nevyžaduje žádnou novou exotickou fyziku za hranicemi Standardního modelu.

Na začátku byl Velký třesk a kosmologická inflace. Kredit: NASA / WMAP Science Team.
Na začátku byl Velký třesk a kosmologická inflace. Kredit: NASA / WMAP Science Team.


Na druhou stranu, pokud takové primordiální černé minidíry existují, jak bychom je měli najít? A jak by dnes měly vypadat, když vznikly skoro před 14 miliardami let? Riotto tvrdí, že během té doby černé minidíry zřejmě přitahovaly a pohlcovaly další a další hmotu. Zároveň by ale mělo fungovat Hawkingovo záření, při němž černé díry kvůli kvantovým jevům ztrácejí energii a tím pádem hmotu. A čím menší černé díry jsou, tím by se měly Hawkingovým zářením vypařovat rychleji. Když by tyto dva procesy pracovaly proti sobě od Velkého třesku až do dneška, jak by měly vypadat původní černé minidíry? Toť otázka, která ještě fyziky hodně potrápí.

 

Představy, že temnou hmotu tvoří černé díry, nejsou nové. V současnosti to ale s nimi, jako s vysvětlením původu temné hmoty, nevypadá příliš dobře. Platí to zejména pro primordiální černé díry, jejichž existence je zatím zcela hypotetická. Dokud někdo neobjeví černé díry, jejichž hmota bude menší než hmotnost našeho Slunce, tak bude tohle vysvětlení temné hmoty velmi kontroverzní. Jenomže problém temné hmoty je tak zamotaný, že můžeme být rádi i za kontroverzní řešení.


Video: Antonio Riotto, Consistency relations for the large-scale structure...


Literatura

Live Science 6. 4. 2018, Physical Review Letters 120: 121301.

Datum: 08.04.2018
Tisk článku

Související články:

Hřmění Higgsových bublin v mladičkém vesmíru     Autor: Stanislav Mihulka (21.02.2014)
Zlikvidoval by koktejl Higgsova bosonu s inflací mladý vesmír?     Autor: Stanislav Mihulka (04.07.2014)
Stephen Hawking a jeho klíčové objevy     Autor: Pavel Brož (16.03.2018)
Zanikne náš vesmír v nenasytné bublině kosmické prázdnoty?     Autor: Stanislav Mihulka (04.04.2018)



Diskuze:

Červinka Jaroslav. Temnou hmotu tvoří tzv. černé díry?

Jaroslav Červinka,2018-04-23 11:51:40

Červinka Jaroslav. Temnou hmotu tvoří tzv. černé díry?

Na mém oblíbeném portále „OSEL“ mne zaujal článek: „Tvoří temnou hmotu černé minidíry z úsvitu vesmíru?“. Nebylo to však z důvodu zajímavosti problému temné hmoty, ale z důvodu, že se ve článku objevuje myšlenka existence miniaturních černých děr, jako stavebních elementů temné hmoty. Já raději hovořím o temné energii, neboť temná hmota energií jest, a to dnes není potřeba nijak zdůrazňovat. Představa, že temnou hmotu (dále jen temnou energii) mohou vytvářet miniaturní černí díry je jen krůček od pochopení mechanizmu transformace energie mezi hmotou a zářením, jako univerzálního fyzikálního mechanizmu trvalých přeměn ve vesmíru. Moderně tyto procesy vysvětluje Nová relativně (ne)částicová ((ne)hmotná fyzika (dále NR(N)Č((N)H)F. Ta se se dívá na vývoj našeho vesmíru velmi racionálně, a hlavně v souladu s dosud poznanými fyzikálními zákony.
Myšlenku, že „Když se vesmír nafukoval zběsilou kosmologickou inflací, tak v záhybech Higgsova pole mohly vzniknout miniaturní černé díry. Mohly by primordiální minidíry po téměř 14 miliardách let vysvětlit problém s temnou hmotou?“, považuji za zcestnou, z důvodu použití pojmu, „když se vesmír nafukoval“, protože vesmír není možno chápat ve smyslu prostoru tak naivně jednoduše, aniž by byl vzat relativní charakter každého elementu energie (hmoty) vesmíru. Myšlenka miniaturních děr není vůbec špatná, protože je možno, představit si každou jednotlivou miniaturní černou díru jako vírou strukturu elektromagnetického pole podle strukturálních modelů sub atomových elementů týmu prof. Ošmery z VUT v Brně a transformace hmotné podstaty bosonu ZoCeLo do záření na principu transformace energie z magnetického pole do pole elektrického a naopak. Z principů NR(N)Č((N)H)F naprosto jednoznačně vyplývá, že problém počátku vzniku vesmíru, včetně velkého třesku nemá racionální teoretický základ, a vyplývá jen ze špatného přístupu astrofyziků k aplikaci matematiky v jejich oboru. Zde jsou astrofyzici vědě ještě moc dlužni.
Jedině s čím je možno souhlasit, je existence mini děr, avšak je nutno je brát v kontextu Nové fyziky, NR(N)Č((N)H)F .
Jak se dívat na konstatování, že „Je jistě už únavné slyšet pořád dokola, jak je temná hmota mysteriózní a nepolapitelná. Nicméně, je to tak. Fyzici s tím chtějí něco udělat, a tak napínají svou představivost téměř až k prasknutí. Posuďte sami. Podle nové studie, kterou nedávno publikoval časopis Physical Review Letters, by temnou hmotu – která nezáří, neinteraguje a nedělá prakticky nic kromě toho, že má hmotnost a působí gravitací – mohly tvořit extrémně malé a zároveň primordiální černé díry, které se měly zrodit v divokém chaosu období Velkého třesku?“ Toto konstatování je třeba připsat na vrub deficitu teoretických znalostí astrofyziků z oborů jako je NR(N)Č((N)H)F, a zejména elektromagnetizmu, optiky částic, teorie plazmatu a laserové techniky. Pokud by si snad chtěl někdo udělat docela pohodlnou představu o temné energii (hmotě), doporučuji prostudovat vlnový charakter šíření energie ve vlnovodech, a jejich elektromagnetické vírové struktury. Vůbec nejlepší je to studovat vírové struktury elektromagnetické energii uzavřené ve vlnovodném rezonátoru. Když si povšimnete, jak se vírových strukturách předává energie mezi elektrickým a magnetickým polem, pak jste pochopili podstatu temné energie, jinak řečeno temné hmoty. Miniaturní tzv. černé díry v kosmu nejsou nic jiného než superpozice bosonů ZoCeLo. Pro hlubší pochopení podstaty temné energie je potřeba zvládnout relativitu směrů působení elektromagnetických (EM) sil generovaných Ošmerovými prstencovými strukturami EM polí. Černé díry, pokud je vezmeme jako vírové struktury EM pole odvozené od principů bosonu ZoCeLo nemáme žádný problém s vysvětlením jevů jako je, že temná hmota – která nezáří, neinteraguje a nedělá prakticky nic kromě toho, že má hmotnost a působí gravitací – mohly tvořit extrémně malé a zároveň primordiální černé díry, které se měly zrodit v divokém chaosu období...

„Fyzik Antonio Riotto ze Ženevské univerzity a jeho kolegové tvrdí, že by takové primordiální černé minidíry mohly vzniknout díky Higgsovu bosonu. Podle jejich představy se monodíry vynořily z nestabilit v Higgsově poli, když vesmír bezprostředně po Velkém třesku prožíval doposud ne zcela pochopenou epizodu extrémního nafouknutí, tedy kosmologické inflace. Jak se dalo čekat, nová hypotéza si ihned získala punc kontroverze, a ne každý fyzik s ní souhlasí.“ O Higgsovu bosonu jsem psal již na jiných místech, nicméně v CERNU byl vysloven jen jeho předpoklad na základě výtrysku energie z předpokládané struktury, podle mne EM vírové struktury bosonu typu ZoCeLo. Ve vesmíru neexistují stabilní pole, (rozumějme EM pole jako univerzální základ každé formy hmoty), a o nesmyslnosti velkého třesku nemá smysl donekonečna hovořit, to vylučuje princip Planckovy kvantové mechaniky, Einsteinovy elektrodynamiky a zejména NR(N)Č((N)H)F.
„Higgsovy bosony vznikly jako zvlnění Higgsova pole, které prostupuje vesmírem a dává částicím jejich hmotnost. Když byl Higgsův boson konečně objeven, tak se ukázalo, že je hmotnost činí asi 126-násobek hmotnosti protonu. To bylo docela překvapení, protože mnozí fyzici očekávali, že by Higgs měl být těžší. S tím také souvisejí zneklidňující představy o tom, že Higgsovo pole a Higgsovy bosony nejsou v nejstabilnější možné fázi.“ Teoretické povědomí, o tom, co z fyzikálního hlediska vlastně je Higgsův boson, podstatně lépe vysvětluji vírová a transformační podstata bosonu ZoCeLo s jeho schopností vysvětlit jevy na pomezí transformace mezi hmotou a zářením. Opětovně dodávám, že ve vesmíru neexistuje stabilní fáze, pouze jen relativně stabilní. Jsem si naprosto jist, že pokud se týká hmotnosti, na úrovni bosonu ZoCeLo, nebo Higgsova bosonu půjde o hmotnost relativní.

„Riotto a spol. mají za to, že by překvapivě lehký Higgsův boson mohl vysvětlit temnou hmotu. Když se totiž vesmír těsně po svém zrodu nafukoval šílenou kosmologickou inflací, tak podle nich v ne zcela stabilním Higgsově poli docházelo ke kvantovým fluktuacím, které souvisely s rozdílnými hustotami hmoty v různých oblastech všudypřítomného Higgsova pole. A takové kvantové fluktuace mohly vytvořit nepatrné „záhyby“ časoprostoru, kde byla hustota hmoty natolik vysoká, že se zhroutily do černých miniděr.“ Hovořit o situaci těsně po zrodu vesmíru a jeho nafukování nemá ve fyzice žádnou oporu. Hypotéza, že veškerá hmota byly na počátku vesmíru byly soustředěna v jednom bodě je tak hloupá, že nemá cenu se tím zabývat. Skloubením Planckovy kvantové mechaniky, Einsteinovy elektrodynamiky, NR(N)Č((N)H)F a Maxwell-Farady-Červinkova etheru je zřejmé, že hmotný element nemůže dosáhnout rozměru blížícího se k nule, tedy nemůže být nekonečná hmota v jednom bodě. Záhyb časoprostoru a tak podobně jsou zastírající manévry neschopnosti lépe pochopit zákonitosti vesmíru.
„Takové černé minidíry by měly hmotnost kolem 10 bilionů kilogramů, což zhruba odpovídá váze Mount Everestu. Pokud by Riotto a spol. měl pravdu, tak by tím vysvětlili, proč temná hmota nezáří. S černými děrami je to stejné. Pokud takové minidíry skutečně najdeme, tak to bude důkaz, že Higgsovo pole s Higgsovými bosony skutečně není v nejstabilnějším možném energetickém stavu. Výhodou (nebo nevýhodou, podle nátury) tohoto řešení temné hmoty by rovněž bylo, že nevyžaduje žádnou novou exotickou fyziku za hranicemi Standardního modelu.“ Jsem naprosto přesvědčen o chybnosti úvah o hmotnosti mini černých děr, protože v nich nenacházím žádnou logiku a vztahy k moderní fyzice a zejména k mému korigovanému Standardnímu modelu.

„Na druhou stranu, pokud takové primordiální černé minidíry existují, jak bychom je měli najít? A jak by dnes měly vypadat, když vznikly skoro před 14 miliardami let? Riotto tvrdí, že během té doby černé minidíry zřejmě přitahovaly a pohlcovaly další a další hmotu. Zároveň by ale mělo fungovat Hawkingovo záření, při němž černé díry kvůli kvantovým jevům ztrácejí energii a tím pádem hmotu. A čím menší černé díry jsou, tím by se měly Hawkingovým zářením vypařovat rychleji. Když by tyto dva procesy pracovaly proti sobě od Velkého třesku až do dneška, jak by měly vypadat původní černé minidíry? Toť otázka, která ještě fyziky hodně potrápí.“ Vírových struktur, které můžeme nazývat i černé mini díry, jsou absolutně všude, jen je neumíme zatím detekovat. Jednak nám chybí detekční technika, a jednak teoretické předpoklady, jak je přesně vědecky definovat. Černé díry existují v rozměrech elementární hmotné částice bosonu ZoCeLo a všech jeho možných superpozicích, až po rozměry největších vesmírných těles. Jedno je však jisté, že jak nejmenší rozměr hmoty, tak největší rozměr je limitován známými fyzikálními zákonitostmi v podání Nové relativně (ne)částicové ((ne)hmotné) fyziky. Pojem pohlcování hmoty a jiné podobné pojmy lze nahradit pojmy transformace energie, univerzálně, mezi elektrickým a magnetickým polem. Doporučuji, netrapte se Velkým třeskem, je to velký nesmysl.


„Představy, že temnou hmotu tvoří černé díry, nejsou nové. V současnosti to ale s nimi, jako s vysvětlením původu temné hmoty, nevypadá příliš dobře. Platí to zejména pro primordiální černé díry, jejichž existence je zatím zcela hypotetická. Dokud někdo neobjeví černé díry, jejichž hmota bude menší než hmotnost našeho Slunce, tak bude tohle vysvětlení temné hmoty velmi kontroverzní. Jenomže problém temné hmoty je tak zamotaný, že můžeme být rádi i za kontroverzní řešení.“ Doporučuji prostudovat teorii strukturálních EM modelů atomů týmu prof. Pavla Ošmery, a moje principy transformace mezi hmotou a zářením, tj. transformace energie mezi indukcemi energie v magnetickém a elektrickém poli, vázané Poyntingovými vektory v prostředí Maxwell-Faraday-Červinkova etheru. Uvidíte, že věci nebudou zas až tak zamotané, jak se zdá.
Na závěr bych chtěl dodat, že smyslem mého příspěvku je, abych podnítil zejména studenty k uvažování o velkých problémech s nadhledem, a bez respektu ke klasickým teoriím. Všechno se mění, včetně našich teorií, které budou také jednou zastaralé.

Odpovědět

Temná hmota není!

Jiří Benda,2018-04-14 23:03:13

Temná hmota je jen účelová zkratka vědců, kteří neví, ale podstrčí něco, co není. Místo toho je prostor vč. hmoty vyplněn neutrinovou strukturou v jednotné frekvenci magnetických rotací i gravitací, což bourá všechny Pišvejcovy konstanty vesmíru. Nový pohled na vesmír a podstatu všeho je v knize Tajemství VESMÍRU odhaleno.

Odpovědět

stroje

Jaroslav Pešek,2018-04-09 05:31:57

Co když temnou hmotu tvoří nepředstavitelné množství nedetekovatelných strojů, které zde zbyly po miliardu let staré civilizaci a namnožili se postupně do tak velkého počtu, že ovlivňují svojí gravitací galaxie.

Odpovědět


Re: stroje

Jan Balaban,2018-04-09 07:23:44

Podobné stroje, ako to Muskove auto, ktoré lieta okolo zeme.

Odpovědět


Re: stroje

Jakub Fiala,2018-04-09 09:25:32

Brání tomu "zákon zachování energie/hmoty".

Odpovědět

opravdu je temná hmota tak nepilapitelná?

David Hobst,2018-04-08 22:22:10

Je trochu unavující stále číst, jak je temná hmota stále tak nepolapitelná, když jsou zde experimenty, které ji celkem dobře vysvětlují. Co takové hydrina? Vodík, jehož elektron je usazen na nižších drahách, spektrum má takové, které je detekováno v hlubokém vesmíru a zároveň uvolněná energie odpovídá uvolněné energii v experimentech s plazmovými výboji v atomárním vodíku.
http://brilliantlightpower.com/news-release-july-11-2016/
http://www.brilliantlightpower.com/wp-content/uploads/presentations/Second-Quarter-Update-040418.pdf

Může se k tomu někdo erudovaný prosím vyjádřit?
Děkuji.

Odpovědět

μBlackHole

Bluke .,2018-04-08 19:54:46

čisto teoreticky, ako je možné laboratórne vytvotiť mikro čiernu dieru a takto dokázať Riottovu téoriu? Je zrejmé že to nieje možné v súčastnosti uskutočniť. No by ma zaujímalo ako by to mohlo "teoreticky" prebiehať.
Vďaka.

Odpovědět


Re: μBlackHole

Pavel Hudecek,2018-04-08 22:11:42

Lze to např. srážkou ultrarelativistických částic. O tom se uvažovalo už při předchozím upgradu LHC. Byli i jedinci, co strašili koncem světa:-)

Odpovědět


Re: μBlackHole

Jan Novák9,2018-04-08 22:28:33

Tak jak to dělají dneska by to šlo, vezmete dva protony, trochu je urychlíte tak aby každý měl energii ekvivalentní alespoň 5 bilionům kg hmoty a pak je srazíte. energii k tomu potřebnou si můžete vypočítat sám, vzorec je jednoduchý - e=mc2.

Lidstvo prý přeměňuje na energii asi tak 4 tuny hmoty za rok, takže byste k tomu potřeboval veškerý výkon země za 2,5 miliardy let. A to elektrickou i tepelnou energii, od atomových elektráren přes auta a letadla až k ohňům amazonských indiánů.

I při dostatečné energii bude pravděpodobnost vzniku černé díry velice malá. Těch protonů byste musel urychlit miliardy za cenu miliardkrát vyšší energie. Navíc urychlovače přemění jenom velice málo z příkonu na energii částic, takže to všechno vynásobte alespoň milionkrát.

Například LHC má spotřebu 150-180megawatt, a sráží protony s energií 2mikrowatty (každý).

Odpovědět


Re: Re: μBlackHole

Jan Děták,2018-04-09 13:45:57

Ten vzorec máte špatně, ten platí jenom pro statické případy a m je v něm klidová hmotnost. Správně je to E^2 = m^2c^4 + p^2c^2, kde p je relativistická hybnost.

Odpovědět


Re: Re: Re: μBlackHole

Jan Novák9,2018-04-12 20:28:26

Proč? Předpoklad je že urychlovač je v lokální soustavě s urychlovanou částicí i elektrárnou, tzn spotřebovaná energie nemá relativistický prvek. Jak byste chtěl těžit relativistickou rychlost při přeměně hmoty na energii? LHC taky udává 2 mikrovaty na proton a neuvádí rychlost.

Odpovědět


Re: Re: μBlackHole

Jirka Naxera,2018-04-10 06:56:01

Proč 5 bilionů kg hmoty? Nejmenší možná černá díra má Planckovu hmotnost, což je někde kolem 20 mikrogramů, odpovídající energie není zase tak vysoká aby si jí nemohla dovolit běžná domácnost :-)
Problém je, že je třeba jí najednou soustředit v oblasti velikosti ~Planckova objemu, což už problém je, nejbližších pár století určitě neřešitelný. A pokud je oblast srážky větší (a to bude, o hodně řádů), roste stejně i nutná energie.
Na protony bych zapoměl úplně (tam se sráží jednotlivé kvarky/gluony takže většina srážek má mnohem menší energii než celkové energie částice), na elektrony taky (jsou lehké, takže Čerenkovovo záření do toho házi spolehlivě vidle) jestli si dobře pamatuju ten výpočet před lety, tak minimální velikost mionového urychlovače aby nefungoval jako zpomalovač se určitě udávala v parsecích.
Možná nějaký kvasar by to zvládnul, tam je zase problém že se podobná částice zpomalí rozptylem na reliktním záření, navíc technologie co chytne ultraenergetickou částici kosmického záření a navede jí na srážku s druhou je nepředstavitelná.

(vše samozřejmě platí, pokud je Vesmír blízký SM, a to až k Planckově škále, což nevíme. V případě některých modelů s makroskopickými extra dimenzemi je potřeba energie mnohem méně. Až na to, že LHC žádné černé mikrodíry neprodukoval.)

Odpovědět


Re: Re: Re: μBlackHole

Jirka Naxera,2018-04-10 07:27:32

omlouvám se za chybu, je to synchrotronové záření

Odpovědět


Re: Re: Re: μBlackHole

Jan Novák9,2018-04-12 20:31:43

A dostanete černou díru s životností rovnou Planckovu času, aby to bylo vyvážené :-))

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: μBlackHole

Jirka Naxera,2018-04-13 21:08:22

(mějmež SM a nic až k Planckově škále)

...která se hned rozpadne. Ale jak? Unitárně nebo ne? A nebo je ten zbytek o Planckově hmotnosti přecejen stabilní? Ať tak nebo onak, podobný experiment by nás posunul v poznání pěkný kus vpřed.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace