Указывает ли темная материя на проблемы с общей теорией относительности?

В свете неудачи эксперимента LUX по обнаружению темной материи мне стало интересно, не указывает ли вся идея темной материи на какую-то проблему с ОТО, а не просто то, что она еще не открыта. Это вероятно?

Мы не можем доказать, что чего-то не существует, только то, что что-то существует. Если мы не найдем доказательств, опровергающих темную материю, это может быть просто следствием недостаточной чувствительности наших инструментов для обнаружения темной материи.
Это логическая возможность. С нетерпением жду ответа о том, почему это считается неправдоподобным по сравнению, например, с WIMP DM, особенно в свете нулевых результатов поиска DD.
LUX — это не поиск аксионов, это детектор вимпов. И он едва ли достаточно велик, чтобы надеяться на обнаружение при оптимальных условиях (именно подходящая масса темной материи). Реально полномасштабная сцена будет называться LUX-ZEPLIN и имеет одобрение на финансирование.
Аксионы обычно считаются более сложными в экспериментальном плане для масштабирования, и до сих пор были построены и эксплуатируются только инструменты масштаба разработки технологий.
@dmckee LUX исследовал множество ранее предпочитаемых пространств параметров WIMP, особенно SUSY WIMP. Странно говорить, что он едва достаточно большой
@innisfree У меня несколько пресыщенный взгляд на «предпочтительный» статус пространства параметров, к которому стремятся детекторы среднего масштаба (что может быть несправедливо, я на самом деле не эксперт в этой области). LUX проделал большую работу и представляет собой большой шаг вперед, но там много места для параметров.
Возможные дубликаты: physics.stackexchange.com/q/174732/2451 , physics.stackexchange.com/q/6561/2451 и ссылки в них.
См. также xkcd.com/1758

Ответы (3)

Проблема в том, что существует множество свидетельств существования темной материи (что бы мы под этим ни подразумевали). У нас есть такие наблюдения, как скопление пули , где темная материя может быть обнаружена благодаря ее линзированию, и галактики, такие как Стрекоза 44 , где 99,99% ее материи темное. Попытка объяснить такие экстремальные примеры, играя с теориями гравитации, придает совершенно новое значение слову «надуманный» .

С другой стороны, общая теория относительности очень хорошо работает в пределе низкого поля, где мы смогли ее проверить. Гравитационное линзирование и гравитационное замедление времени прекрасно согласуются с предсказаниями ОТО.

ОТО можно модифицировать, потому что это всего лишь одна из ряда теорий, известных под общим названием метрических теорий . В контексте темной материи наиболее очевидной альтернативой является TeVeS , поскольку она была специально разработана как ковариантная форма теории MOND , призванной объяснить отсутствие темной материи. Проблема в том, что любые модифицированные теории должны давать те же предсказания, что и ОТО, в режимах, для которых у нас есть экспериментальные данные, и трудно заставить их согласовываться с текущими экспериментальными данными ОТО и при этом объяснять существование темной материи.

Так что, в конце концов, темная материя, какой бы неприятной она ни была для некоторых, остается лучшим объяснением поведения Вселенной. Дело не в том, что физикам нравится эта идея, а в том, что сейчас нет убедительных альтернатив.

Я бы добавил следующее: теорема Лавлока говорит нам, что ОТО — единственная теория в четырех измерениях, которая локально сохраняет тензор энергии-импульса и использует только вторые производные метрики. Это означает, что любая консервативная метрическая модификация ОТО будет включать третьи и более высокие производные и вводит в теорию новые степени свободы (например, теории f(R) и систему координат Эйнштейна). Неметрические модификации, такие как TeVeS, явно вводят новые степени свободы. Т.е. как бы вы ни старались, вы вводите новые степени свободы. ...
... Вы также можете назвать эти новые степени свободы «темной материей», единственная разница заключается в том, как эта новая степень свободы сочетается с другой физикой. LUX просто говорит нам, что темная материя не взаимодействует через электрослабое взаимодействие, как предполагали самые выдающиеся физики-теоретики. Но все же есть вероятность, что она вообще не сцепляется, это просто совершенно стерильная частица, сцепляющаяся только с гравитацией самым обычным образом. И это самая элегантная возможность.
Попытка объяснить несоответствие между ОТО Эйнштейна и реальными данными путем изобретения огромных количеств материи неизвестного типа, удобной для невидимости, также, возможно, несколько надуманная. В какой-то момент мы объяснили аномалию перигелия Меркурия, предположив существование новой планеты Вулкан. Чем дольше мы не находили Вулкана, тем больше мы принижали гипотезу. Мы не говорили: «У нас есть достаточно доказательств того, что Вулкан существует, значит, он должен быть невидимым!»

Теория MOND (модифицированная динамика Ньютона), как всегда, была активной и, возможно, наиболее близка к тому, о чем вы спрашиваете. Идея частиц, которые мы не можем обнаружить, довольно проста и красива, но есть и другой способ решить проблему недостающей массы. Вы можете изменить закон гравитации или закон ускорения Ньютона:

https://en.wikipedia.org/wiki/Modified_Newtonian_dynamics

Здесь сказано, что попытка избавиться от темной материи не увенчалась успехом:

Самая серьезная проблема, с которой сталкивается закон Милгрома, заключается в том, что он не может полностью устранить потребность в темной материи во всех астрофизических системах: скопления галактик показывают расхождение в остаточной массе даже при анализе с помощью MOND. Тот факт, что в этих системах должна существовать какая-то форма невидимой массы, умаляет элегантность МОНД как решения проблемы недостающей массы, хотя требуемое количество дополнительной массы в 5 раз меньше, чем в ньютоновском анализе, и нет требования что недостающая масса не барионная. Было высказано предположение, что нейтрино с энергией 2 эВ могут объяснить наблюдения скоплений в MOND, сохраняя при этом успехи теории в галактическом масштабе.

Я должен сказать, что есть еще много экспериментов по поиску темной материи (например, Xenon100 и, возможно, вскоре Xenon1T).

Проблема не в ОТО, а в нынешнем неправильном понимании темной материи.

Представление о темной материи как о слабо взаимодействующем комке вещества, путешествующем вместе с материей, неверно.

Темная материя заполняет «пустое» пространство, сильно взаимодействует с материей и вытесняется материей.

Темная материя, вытесняемая Землей, отталкиваясь и оказывая давление на Землю, называется гравитацией.

Искривленное пространство-время — это состояние смещения темной материи.

Есть ли у вас какие-либо доказательства ваших утверждений, кроме этих эвристических аргументов?
Если темная материя заполняет «пустое» пространство, сильно взаимодействует с материей и вытесняется материей, то гало Млечного Пути должно быть перекошенным, когда она движется и вытесняет темную материю, подобно подводной лодке, движущейся и вытесняющей воду.
Если темная материя заполняет «пустое» пространство, сильно взаимодействует с материей и вытесняется материей, то должно быть смещение между световым линзированием через пространство соседних скоплений галактик и центром самих скоплений галактик по мере движения скоплений галактик и вытеснить темную материю, аналогично подводным лодкам, движущимся и вытесняющим воду.
Это абсолютная чепуха, и препринты, на которые вы ссылаетесь, совершенно неуместны. Кроме того, эта же ерунда была высказана в прошлом с очень похожими цитатами: см. здесь , здесь , здесь и здесь , а также в других удаленных ответах. Хватит троллить.
Указывает ли темная материя на проблемы с общей теорией относительности?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v