Новый взгляд на Второй закон Ньютона поможет объяснить загадки темной материи.

Статус темной материи и энергии как невидимых и самых таинственных составляющих нашей Вселенной интригует ученых уже достаточно длительное время. Различные группы ученых пытаются найти ответы используя для этого все доступные им методы, кто-то изучает глубины Вселенной, кто-то собирается ломать основы физики, используя ускорители частиц, а ученые из Бразилии собираются доказать существование темной материи, проведя эксперимент, в ходе которого будут проверены постулаты дополненной Ньютоновской динамики (modified Newtonian dynamics, MOND), в частности, измененного Второго закона Ньютона.

Гипотеза о существовании темной материи базируется на утверждении, что Второй закон Ньютона сохраняется неизменным при движении на всех физических уровнях. Но, еще в 1981 году, израильский физик Мордехай Милгром (Mordehai Milgrom) выдвинул гипотезу о том, что Второй закон Ньютона может немного претерпеть изменения при движении тел с чрезвычайно малым ускорением. Это предположение, имеющее отношение к дополненной Ньютоновской динамике, может помочь ученым-астрофизикам объяснить отклонения от законов динамики, наблюдаемое в движении галактик и звездных скоплений, без необходимости обращаться к факту существования темной материи.

Команда ученых Федерального университета Итажуба (Federal University of Itajuba), Бразилия, под руководством Виторио Де Лоренси (Vitorio De Lorenci), разработали эксперимент в ходе которого будет выполнена непосредственная проверка постулатов дополненной Ньютоновской динамики. Они предположили, что в некоторых точках, расположенных на поверхности диска, ориентированного в пространстве должным образом и вращающегося с заданным ускорением под управлением прецизионной системы управления, силы, вызванные ускорением вращения, будут отсутствовать, уравновесившись силами вращения Земли вокруг орбиты, Земли вокруг Солнца и Солнца вокруг центра галактики.

Это явление уравновешивания можно измерить с помощью специального и точного измерительного прибора, размещенного на поверхности диска. Если Второй закон Ньютона соблюдается в обычных, неизменных рамках, то прибор не должен будет зарегистрировать в точке измерения воздействия каких-либо дополнительных сил. Но, если верными являются утверждения дополненной Ньютоновской динамики, устройство зарегистрирует наличие дополнительных воздействий.

Несмотря на сомнительную объективность этого эксперимента, его проведение все-таки позволит ученым немного узнать о том, действуют ли законы динамики при малых ускорениях движения. Этот вращающийся диск позволит проверить и подтвердить или опровергнуть только одну сторону дополненной Ньютоновской динамики, которая только косвенно учитывает влияние гравитационных сил. Эксперимент, полностью подтверждающий постулаты MOND, будет возможен только в глубоком космосе, вдалеке от космических объектов, излучающих гравитационное поле.