Номер 5, страница 297 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

5. Каким свойством обладает «темная материя»?

5. «Тёмная материя» — это гипотетическая форма материи, которая составляет около 27% массы-энергии Вселенной. Её существование было постулировано для объяснения ряда астрофизических наблюдений. Основные свойства тёмной материи выводятся из её гравитационного влияния на видимые объекты.

Ключевым и наиболее достоверно установленным свойством тёмной материи является то, что она участвует в гравитационном взаимодействии, но не участвует (или участвует чрезвычайно слабо) в электромагнитном взаимодействии. Именно поэтому она получила название «тёмная»: она не испускает, не поглощает и не отражает свет или любое другое электромагнитное излучение, что делает её невидимой для прямых наблюдений в любом диапазоне длин волн.

Косвенные доказательства её существования и, соответственно, её свойства включают:

1. Кривые вращения галактик: Скорость вращения звёзд и газа на периферии спиральных галактик значительно выше, чем предсказывает теория гравитации, основанная только на видимой массе. Это указывает на наличие дополнительной, невидимой массы (гало тёмной материи), создающей необходимое гравитационное притяжение.

2. Гравитационное линзирование: Массивные скопления галактик искривляют свет от более далёких объектов, проходящий рядом с ними. Наблюдаемая степень искривления гораздо сильнее, чем можно было бы объяснить массой видимого вещества, что также указывает на доминирующую роль тёмной материи.

3. Крупномасштабная структура Вселенной: Компьютерные симуляции показывают, что наблюдаемое распределение галактик и их скоплений в виде гигантской «космической паутины» могло сформироваться только в том случае, если во Вселенной присутствует значительное количество тёмной материи. Она послужила «каркасом», на который под действием гравитации «налипало» обычное вещество.

Исходя из этих наблюдений и в рамках стандартной космологической модели ($\Lambda$CDM-модели), тёмной материи приписываются следующие свойства:
- Обладает массой и, следовательно, создаёт гравитационное поле.
- Является «холодной» (Cold Dark Matter, CDM), то есть в эпоху формирования галактик её частицы двигались с нерелятивистскими (малыми) скоростями.
- Не является барионной, то есть не состоит из протонов и нейтронов.
- Не участвует в сильном ядерном взаимодействии.
- Очень стабильна или имеет огромное время жизни, так как сохранилась с ранних этапов существования Вселенной.

Ответ: Главное свойство тёмной материи заключается в том, что она обладает массой и участвует в гравитационном взаимодействии, но при этом не взаимодействует с электромагнитным излучением (не испускает, не поглощает и не отражает свет), что делает её невидимой.