8.14 Mfumo wa Paradigimu wa Chembe za Materia Nyeusi

Nyumbani ／ Sura ya 8:Nadharia za paradigm ambazo Nadharia ya Nyuzi za Nishati itapinga (V5.05)

Malengo Matatu

• Kumsaidia msomaji kuelewa kwa nini "chembe za materia nyeusi" zimekuwa zikitumika kwa muda mrefu kuelezea mvutano wa ziada na ukuaji wa miundo.
• Kueleza changamoto zinazokutana na mifano kwenye vipimo vidogo, kupitia uchunguzi mbalimbali na tafiti za moja kwa moja.
• Kutoa mabadiliko ya kipekee: kutumia Graviti ya Tensor ya Takwimu (STG) (tazama kifungu 1.11) na kutumia kernel ya tensor iliyounganishwa kuelezea kwa pamoja dynamics na lensing ya graviti bila kuingiza chembe za giza; michango ya kiwango cha chini inatokana na takwimu za "mvutano – kutawanywa" kwa Chembe zisizo thabiti za Jumla (GUP) (tazama kifungu 1.10); upande wa mionzi unalingana na kelele ya tensor ya msingi (TBN) (tazama kifungu 1.12). Hapa chini tunatumia majina kamili: chembe zisizo thabiti za jumla, graviti ya tensor ya takwimu, kelele ya tensor ya msingi.

I. Kinachosemwa na Mfumo wa Sasa

1. Kauli kuu
   Ulimwengu unajumuisha kipengele ambacho hakitolei mwanga, kinachoshikamana kidogo na umeme, ni karibu na "baridi", kina shinikizo kidogo na kinaweza kuelezewa kama chembe zisizoingiliana (zisizo na mgongano).

• Kipengele hiki kilianza kuunda "miundo ya scaffolding" kama halo mapema, ambapo nyenzo za kawaida hushuka na kuunda galaksi na vikundi.
• Mizunguko ya galaksi, lensing ya graviti, dynamics ya vikundi, kilele cha sauti cha mionzi ya microwave ya anga (CMB) na mzunguko wa sauti ya baryonic (BAO) inaweza kuendana kwa pamoja ndani ya mfumo wa "halo la kawaida + giza".

2. Kwa nini ni pendwa

• Uchumi wa vigezo: baadhi ya vigezo vikuu vinatosha kuunganishwa kwa aina nyingi za uchunguzi kwa kiwango cha kwanza.
• Vifaa vilivyokomaa: Mifumo ya N-vyombo, nusu-analytical, na mifumo ya maji yana ufanisi katika matumizi ya kiufundi.
• Hadithi inayojulikana: "mvutano wa ziada = zaidi (isiyoonekana) ya uzito".

3. Jinsi ya kuelewa
   Kwa msingi, hii ni hesabu ya kifeno­menolojia: mvutano wa ziada unajumuishwa kama uzito wa ziada. Maswali ya "ni nani chembe hizi?" na "je, zinafanya kazi vipi?" hutolewa kwa tafiti; maelezo mengi hutegemea majibu ya vipimo na kurekebisha vigezo.

II. Changamoto za Uchunguzi na Utata

1. Crisis katika vipimo vidogo na sheria za "safi" za mizani

• Kuna matatizo yanayojirudia kama vile upungufu wa galaksi za kigaidi, "kosa kubwa sana", au umbo la nyota ya kikoa - vidole vyote vinahitaji madhara makubwa ya kurudi na kurekebisha vigezo vingi.
• Dynamics inaonyesha sheria za kimataifa zisizo na usawa (kwa mfano, barioni Tully–Fisher au uhusiano wa kasi ya miale ya mwanga): uhusiano wa uzito unaoonekana ↔ mvutano wa nje wa diski unakubaliana kwa karibu na "mistari moja", ambayo katika "chembe zisizoingiliana + mchakato wa kurudi" inaonekana kuwa ni bahati.

2. Mtindo wa lensing - dynamics na tofauti za kipengele cha mazingira
   Baadhi ya mifumo ina upungufu mdogo wa kimfumo kati ya uzito wa lensing na uzito wa dynamiki; vitu vya aina moja katika mazingira/elekeo tofauti la skali kubwa, linaonekana kuwa na kasoro dhaifu na mwelekeo wa mwelekeo. Ikiwa yote yatahusishwa kama "makosa ya mfumo/kurudi", uchunguzi utapungua.
3. Tofauti za mgongano wa vikundi
   Baadhi ya mifano inasaidia maoni ya "kutenganisha nyenzo za giza", lakini kuna mifumo ambayo haikubaliki kabisa na uhusiano wa uzito – gesi – galaksi; mifumo mbalimbali mara nyingi inahitaji marekebisho tofauti ya microfizikia (kurudi kwa msingi, joto/fuzzy nk) ili kufanya mchakato wa kueleza kuwa kamili, hadithi inaonekana kama mchanganyiko.
4. Dirisha ndefu la kutafuta moja kwa moja
   Utafutaji wa moja kwa moja, kupiga nishati/kudondosha, na ishara zisizo za moja kwa moja zimepitia mizunguko bila kuwa na ushahidi wa kuthibitisha; utambulisho wa microfizikia bado ni tata.

Hitimisho la kifupi
"Kuongeza uzito kwa halo" inafanya kazi kwa kiwango cha kwanza, lakini katika muktadha wa utaratibu wa vipimo vidogo, tofauti za sondi, utofauti wa kesi, na upungufu wa microfizikia, inategemea zaidi utekelezaji na kurekebisha.

III. Ufafanuzi wa EFT (Nadharia ya Filamenti za Nishati)

Muhtasari kwa sentensi moja
Badilisha "mvutano wa ziada" kutoka kwa "chembe zisizoonekana" kuwa Graviti ya Tensor ya Takwimu: kwa kutolewa kwa usambazaji unaoonekana, kernel ya tensor iliyounganishwa moja kwa moja inazalisha uwanja wa mvutano wa diski ya nje; ramani ya msingi ya tensor ya nguvu inaongoza wakati mmoja kwa dynamics na lensing, bila chembe za giza. Michango ya kiwango cha chini hutoka kwa kuchanganya mvutano katika kipindi cha ustawi cha chembe za jumla zisizo thabiti na mchakato wa "kurekebisha mionzi" wakati wa kuoza kwao, ambacho kinasomeka kama kelele ya tensor ya msingi.

Mfano wa kuelezea
Si jambo la "kuchukua ndoo ya mchanga isiyoonekana katika diski", bali ni "bahari ya mvutano" ambayo hukutana na nyenzo za kawaida na kujiandaa kuwa mtandao wa mvutano: muundo wa mtandao (matokeo ya kernel ya tensor iliyounganishwa) huongoza mwendo kuelekea mvutano wa nje; uwanja wa kasi na njia za mwanga ni projections mbili za mtandao mmoja.

Vidokezo vitatu vya mabadiliko

1. Chembe kama majibu: kutoka kwa "kuongeza uzito" hadi "kuongeza majibu"
   Mvutano wa ziada hautoki tena kutoka kwa "hifadhi isiyoonekana ya uzito", bali unasemwa kwa kuunganishwa kwa kernel ya tensor iliyounganishwa na uwanja wa density unaoonekana:

• Maelezo ya kernel: unyumbufu wa bahati mbaya wa nishati kwa usambazaji unaoonekana (susceptibility).
• Muundo wa kernel: kipengele cha msingi kinachopungua kwa skali, pamoja na kipengele cha anisotropi kinachohusiana na uwanja wa nje/jiometri (mabadiliko ya mchakato wa kudumu na mazingira).
• Mipaka ya kernel: inarejesha mvutano wa kawaida kwa jaribio la ndani; kwa njia ndefu na kwenye skali ya chini ya kasi inatoa kujitenganisha kulidhihirisha.

2. "Nadhifu" kama projection inayohitajika
   Tully-Fisher ya barioni na uhusiano wa kasi ya miale ya mwanga ni projections za kimapinduzi kwa kernel ya tensor iliyounganishwa:

• Usambazaji wa uwanja wa uso unaoonekana na majibu ya kernel huwezesha kuweka kipimo cha kasi.
• Katika muktadha wa mvutano mdogo, kuvutia kwa nje kunashirikiana na barioni kwa karibu kama sheria ya nguvu.
• Utekelezaji wa saturation wa kernel / muundo wa mabadiliko huweka upungufu wa mabadiliko ya ndogo.

3. Dynamiki na lensing "katika ramani moja"
   Ramani ya msingi ya tensor ya nguvu na kernel moja inahitaji kwa wakati mmoja kupunguza:

• Mkusanyiko wa kigezo cha kuzunguka;
• Residual ya makutano ya light lensing (κ);
• Mabadiliko ya polepole ya kuchelewa kwa wakati wa lensing ya nguvu.
  Ikiwa kila moja inahitaji ramani tofauti za "kusahihisha", mabadiliko ya umoja hayatapokelewa.

Vidokezo vya kupima (mfano)

• Kernel moja kwa matumizi mengi (mtihani ngumu): katika galaksi/cluster moja, tumia kernel moja kwa kuunganishwa rotational curves na κ ya lensing dhaifu na kurudi nyuma mabadiliko ya wakati kwa lensing ya nguvu; residual tatu za uwanja zitakuwa na mwelekeo mmoja.
• Athari za uwanja wa nje (vitu vya mazingira): usambazaji wa kasi za ndani katika sayari/dunia ndogo utapunguzwa au kuongezeka kulingana na nguvu za uwanja wa mwenyeji na mwelekeo wa kushinda.
• Mwongozo wa residual: residual katika uwanja wa kasi na picha za lensing zinapaswa kuelekeza kwenye uwanja mmoja wa nje; kuunganisha hizi kwenye ramani ya tensor itatoa kueleza upendeleo wa kipekee wa mwelekeo wa "umbali–rudia".

Muhtasari wa Sehemu Hii

1. Mfumo wa chembe za materia nyeusi unaelezea mvutano wa ziada kama uzito wa ziada na unafanya kazi kwa kiwango cha kwanza; hata hivyo, chini ya shinikizo la upungufu wa vipimo vidogo, tofauti za sondi, utofauti wa kesi, na upungufu wa microfizikia, umoja unategemea zaidi juu ya mashimo na kurekebisha.
2. Statistical tensor gravitation + unified tensor kernel inasoma data ile ile kwa njia hii:

• haiongezi chembe, moja kwa moja inatengeneza mvutano wa nje kutoka usambazaji unaoonekana,
• inaunda dynamiki na lensing kwa ramani ya msingi ya tensor ya nguvu,
• inabadilisha residual za mwelekeo mmoja na mazingira kuwa pixels katika topografia ya tensor.

3. Ikiwa "kernel moja kwa matumizi mengi" inasimama kwenye mifumo zaidi, basi haja ya chembe za giza itatoweka; wakati huo, "mvutano wa ziada" utaonekana kuwa majibu ya statiska kutoka kwa bahari ya nishati badala ya familia ya chembe ambazo bado hazijagunduliwa.