La gravità senza massa è una nuova spiegazione per la mancata scoperta della materia oscura

Una nuova spiegazione del motivo per cui la materia oscura non è stata trovata suggerisce che non esiste. L’autore ritiene invece che abbiamo frainteso la gravità. Non è il primo a suggerirlo, ma la nuova proposta, quella della gravità senza massa derivante da difetti topologici nello spaziotempo, è particolarmente nuova.

La materia oscura fu proposta per la prima volta nel 1932, sulla base dell’osservazione che le galassie si muovono in modi coerenti con il fatto che la loro massa è maggiore della somma delle stelle e del gas. Ciò che era iniziato con alcune misurazioni sorprendenti è sbocciato. Le spiegazioni semplici, come quella di non contare le stelle, hanno sicuramente fallito.

È stata proposta un’ampia gamma di opzioni sulla composizione della materia oscura, dai buchi neri primordiali alle particelle subatomiche. Finora non ne abbiamo trovato nessuno, ad eccezione di pianeti canaglia e buchi neri di massa stellare Che può rappresentare solo una piccola frazione dell’uno per cento di ciò che manca.

Ciò ha portato alcuni fisici a chiedersi se non abbiamo sbagliato tutto. Forse invece non esiste la materia oscura La gravità funziona diversamente Su scala più ampia di quanto pensiamo. Una versione di questo, nota come dinamica newtoniana modificata (MOND), ha ricevuto una discreta quantità di attenzione, ma si è rivelata più popolare tra i commentatori online che tra i fisici, che generalmente la considerano altamente improbabile.

Il professor Richard Liu dell’Università dell’Alabama a Huntsville ha approfondito questa situazione con la sua interpretazione della gravità, che secondo lui può esistere senza massa. Se avesse ragione, capovolgerebbe gran parte della cosmologia, rendendo la ricerca della materia oscura un imbarazzante diversivo della scienza, come il flogisto. Tuttavia, c’è ancora molta strada da fare prima che venga ampiamente considerata plausibile, per non parlare di possibile.

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Liu suggerisce che i difetti topologici siano sorti nello spaziotempo poco dopo il Big Bang.

“Gli effetti topologici sono regioni molto compatte dello spazio con un’altissima densità di materia, solitamente sotto forma di strutture lineari note come stringhe cosmiche, sebbene siano possibili anche strutture bidimensionali come i gusci sferici”, ha detto Liu nella sua ricerca. dichiarazione.

“I gusci nel mio articolo sono costituiti da un sottile strato interno di massa positiva e da un sottile strato esterno di massa negativa; la massa totale di entrambi gli strati – che è tutto ciò che può essere misurato in termini di massa – è esattamente zero, ma quando il stella si trova su questo guscio, è sottoposta ad una grande forza gravitazionale che la trascina verso il centro della corteccia”.

La forza qui avrà una forza pari all’inverso della distanza, non all’inverso del quadrato della distanza come applicato secondo la legge di gravitazione di Newton. Non è dimostrato se ciò sia fisicamente possibile, ma Liu afferma di aver dimostrato che funziona matematicamente.

Liu suggerisce che quando la luce attraversa un oggetto come una galassia nella lente gravitazionale, viene leggermente piegata verso l’interno mentre passa attraverso questi gusci. Sarebbe difficile distinguere questa curvatura da ciò che accadrebbe se ci fosse più massa a tirarla. Lo stesso vale per i movimenti della stella attorno al centro dell’ammasso galattico.

Poiché questi due fenomeni, osserva Liu, sono la base della nostra fiducia nell’esistenza della materia oscura, un processo alternativo per entrambi renderebbe superflua la materia oscura.

D’altra parte, l’idea di gusci con massa positiva e negativa su ciascun lato non è ugualmente provata, ed è molto difficile spiegare perché esistano.

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Liu suggerisce che la creazione di questi difetti fosse collegata a una “transizione di fase cosmica” nell’universo primordiale, dove la materia nell’intero universo subì un cambiamento di stato.

“La mia ispirazione è venuta dalla mia ricerca per trovare un’altra soluzione alle equazioni del campo gravitazionale nella relatività generale”, ha detto Liu. Ciò potrebbe fornire “una forza gravitazionale limitata in assenza di massa rilevabile”.

La proposta di Liu richiede diverse cose per le quali non abbiamo prove dirette, non solo una cosa, come nel caso della materia oscura. Lo stesso ricercatore ammette: “Al momento non è chiaro quale forma esatta di transizione di fase nell’universo potrebbe portare a difetti topologici di questo tipo”.

Sono stati suggeriti alcuni possibili passaggi, ad esempio che i gusci una volta erano piani diritti o corde che venivano arrotolate. Tuttavia, attualmente tutto ciò sembra quasi realizzato ad hoc Epicicli Gli astronomi tolemaici spiegavano le orbite dei pianeti.

Tuttavia, a difesa della sua ipotesi, Liu potrebbe sottolineare che l’idea è abbastanza nuova che nessuno ha cercato prove adeguate. D’altro canto, miliardi di dollari e alcune delle migliori menti della nostra generazione sono stati dedicati alla ricerca infruttuosa della materia oscura.

“Questa iniziativa, a sua volta, è guidata dalla mia frustrazione per lo status quo, cioè l’idea che la materia oscura esista nonostante la mancanza di prove dirette per un intero secolo”, ha aggiunto Liu.

“Naturalmente, la disponibilità di una seconda soluzione, anche se molto suggestiva, non è di per sé sufficiente a screditare l’ipotesi della materia oscura: nella migliore delle ipotesi potrebbe essere un esercizio matematico interessante”, ha concluso Liu. La prova che la gravità può esistere senza massa.”

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La proposta è stata pubblicata in Avvisi mensili della Royal Astronomical Society.

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