Hvordan dualitet kunne løse mørkt stof-dilemma

Debatten om lysets bølge eller partikellignende natur forbrugte fysikere i 300 år efter, at Isaac Newton kæmpede for partikler og Christian Huygens støttede ideen om bølger. Opløsningen, at lys kan opfattes som både en bølge og en partikel, ville have forbløffet disse fysikgiganter, ligesom det gør os.

Hvad der dog ikke burde overraske os, er, at andre tilsyneladende vanskelige argumenter kan løses på samme måde.

Men netop dette kan være i vente for den mørke stof gåde, som har undret astrofysikere i næsten 80'er år, ifølge Chiu Man Ho ved Vanderbilt University i Nashville og et par venner,

Problemet er, at galakser roterer så hurtigt, at det stof, de indeholder, burde flyve ud i rummet. På samme måde ser galaksehobe ikke ud til at indeholde nok masse til at binde dem sammen og burde derfor flyve fra hinanden. Da dette åbenlyst ikke sker, må en eller anden kraft holde disse masser på plads.

Astrofysikere har fremsat to forklaringer. Den første er, at disse galakser er fyldt med uset masse, og dette såkaldte mørke stof giver den ekstra tyngdekraft. Den anden er, at tyngdekraften er stærkere på disse intergalaktiske skalaer, og det samme gør arbejdet i sig selv, en idé kaldet modificeret Newtonsk dynamik eller MOND.

Der går ingen kærlighed tabt mellem fortalere for mørkt stof og deres modparter fra MOND: begge siger, at den anden tager fejl og gennemsøger universet i jagten på beviser for at forbande deres modstandere. Ingen af ​​siderne har på overbevisende vis knust den andens argument indtil videre, men alle involverede synes at være enige om, at når den ene sejrer, vil den anden blive knust.

Måske er der dog en anden mulighed: at de begge har ret.

Det, der gør dette muligt, er en ny tilgang til tyngdekraften, hvor det er et emergent fænomen relateret til entropi. Det så vi på for et par måneder siden her .

Den grundlæggende idé er, at dele af universet har forskellige niveauer af entropi, og dette skaber en kraft, der omfordeler stof på en måde, der maksimerer entropien. Denne kraft kalder vi tyngdekraften.

Indtil videre har denne tilgang antaget et simpelt univers. Men kosmologer ved, at vores univers ikke kun udvider sig, men accelererer væk fra os. Hvad Chui og co. har gjort, er at udlede tyngdekraften som en emergent kraft ved hjælp af den samme entropiske tilgang, men denne gang i et univers, der accelererer.

Resultatet er en form for tyngdekraft, hvor parametre for acceleration og masse deler en mærkelig form for dualitet: enten kan accelerationsleddet tænkes på lige så modificeret som i MOND; eller masseudtrykket kan være lige så modificeret som i teorien om mørkt stof.

I virkeligheden siger Chui og co, at mørkt stof og MOND er to sider af samme mønt.

Interessant nok ser effekten af ​​hver type modifikation ud til at være skalaafhængig. I denne teori virker den MONDiske fortolkning på galaktisk skala, mens fortolkningen af ​​mørkt stof fungerer bedst på skalaen af ​​galaktiske hobe.

Det er faktisk også sådan, de observationsbeviser udspiller sig. MOND ser ud til bedre at forklare galaksernes virkelige adfærd, mens tilgangen til mørkt stof bedre forklarer strukturen af ​​galaksehobe.

Kan det være, at begge er manifestationer af det samme? Kun de modige eller tåbelige ville udelukke det. Og der er sket mærkeligere ting i fysikken, som Newton og Huygens sikkert ville bevidne.

Ref: arxiv.org/abs/1005.3537 : MONDian Dark Matter

skjule