Kas yra tamsioji energija?
Trumpas atsakymas: Tamsioji energija yra pavadinimas visko, kas lemia Visatos plėtimąsi laikui bėgant. Ji veikia kaip tolygiai erdvėje plintanti energija, kuri vis greičiau stumia galaktikas viena nuo kitos.
Pagrindinė mintis
Visata didėja, ir to augimo greitis greitėja. Mokslininkai nežinomą šio greitėjančio augimo priežastį vadina „tamsiąja energija“. Tai nėra šviesa ar paprasta materija.
Atrodo, kad tamsioji energija yra visur erdvėje ir nesulimpa į žvaigždes ar planetas. Viena iš teorijų yra ta, kad tai yra pastovi tuščios erdvės energija, kartais vadinama kosmologine konstanta, tačiau ši idėja nėra įrodyta . Tamsioji energija priverčia gravitaciją veikti skirtingai labai dideliais masteliais.
Mes apie tai žinome tik todėl, kad tikslūs tolimų objektų ir kosminio fono stebėjimai atitinka greitėjančios visatos vaizdą.
Kaip tai veikia moksliškai
Įvardyti dėsniai / principai: Poveikio/dėsnio pavadinimas: Kosminis pagreitis; dažnai modeliuojamas pagal Einšteino kosmologinę konstantą (Λ) bendrojoje reliatyvumo teorijoje.
Tamsioji energija yra terminas, kurį mokslininkai vartoja kosminio pagreičio priežasčiai apibūdinti. Lygtyse ji elgiasi kaip energijos forma su neigiamu slėgiu, dėl kurio plėtimasis greitėja, o ne lėtėja. Vienas paprastas modelis yra kosmologinė konstanta – fiksuotas energijos tankis, užpildantis erdvę.
Kiti modeliai įsivaizduoja lauką, kuris laikui bėgant kinta. Joks laboratorinis eksperimentas tiesiogiai neaptiko tamsiosios energijos, todėl tai lieka atvira fizikos problema. Teoriniai darbai sieja tamsiąją energiją su idėjomis apie vakuuminę energiją kvantinėje fizikoje, tačiau šie skaičiavimai dar nesuteikia aiškaus atitikmens stebėjimams .
Kaip mes tai žinome: 1998 m. atlikti tolimų sprogstančių žvaigždžių, vadinamų Ia tipo supernovomis, matavimai parodė, kad Visatos plėtimasis greitėja, o ne lėtėja . Vėliau kosminio mikrobangų fono žemėlapiai ir didelio masto galaktikų modelis savarankiškai patvirtino greitėjančio plėtimosi vaizdą .
Kur tai pastebėsi
- Ant baliono nupiešti taškai, kurie tolsta vienas nuo kito jam pučiant, rodydami, kaip pati erdvė gali išsitempti.
- Razinos kylančioje duonos tešloje: tešla plečiasi, o razinos tolsta vienas nuo kito, kaip galaktikos besiplečiančioje erdvėje.
- Guminis lakštas su monetomis: tempiant lakštą monetos tolsta viena nuo kitos ir modeliuojamas plėtimasis (ne gravitacijos poveikis).
- Žemėlapis, kuris lėtai didėja: atstumai žemėlapyje didėja, nors miestai (taškai) išlieka tokio paties dydžio.
Eksperimentas
Baliono išsiplėtimo modelis
Sauga: Neperpūskite baliono ir nedėkite jo šalia aštrių daiktų.
Priemonės
- balionas
- žymeklis
- du maži lipdukai arba taškeliai
- liniuotė (nebūtina)
Žingsniai
- Ant nepripūsto baliono nedideliu atstumu nupieškite du mažus taškelius arba priklijuokite du lipdukus.
- Švelniai pripūskite balioną ir laikykite jį stabiliai.
- Išmatuokite arba pažiūrėkite, koks atstumas dabar yra tarp taškų.
- Daugiau pripūskite balioną ir stebėkite, kaip didėja atstumas tarp taškų. Ką tai rodo: Tai parodo, kaip erdvė gali plėstis ir priversti objektus judėti toliau vienas nuo kito, net kai patys objektai nedidėja.
Naudingi terminai
- Tamsioji energija: Paslaptinga Visatos greitėjančio plėtimosi priežastis.
- Plėtra: Erdvės tempimasis, dėl kurio laikui bėgant didėja atstumai tarp galaktikų.
- Kosmologinė konstanta: Paprastas tamsiosios energijos modelis, kuris elgiasi kaip pastovus energijos tankis, užpildantis erdvę.
- Raudonasis poslinkis: Šviesos tempimas į ilgesnius (rausvesnius) bangos ilgius, kai objektai tolsta nuo mūsų.
- Ia tipo supernova: Ryški sprogstanti žvaigždė, naudojama kaip „standartinė žvakė“ kosminiams atstumams matuoti.
Vaikai klausia
Ar tamsioji energija yra tas pats, kas tamsioji materija?
Ne. Tamsioji materija traukia gravitacijos veikiama ir padeda formuotis galaktikoms; tamsioji energija pagreitina Visatos plėtimąsi.
Ar tamsiąją energiją galima pamatyti arba paliesti?
Ne. Tai nėra medžiaga, kurią galime laikyti; apie ją darome išvadą iš to, kaip Visata plečiasi, ir iš tolimų objektų šviesos .
Ar tamsioji energija sunaikins Visatą?
Mokslininkai nežino ilgalaikio rezultato. Dabartiniai stebėjimai rodo tolesnį greitėjimą, tačiau būsimos detalės vis dar tiriamos .
Ar mokslininkai sutaria, kas yra tamsioji energija?
Ne. Pagreičio egzistavimas yra gerai pagrįstas, tačiau tiksli tamsiosios energijos prigimtis vis dar yra svarbus atviras klausimas.