Dalykai, kurie šiuo metu yra nematomi
Dalykai, kuriuos mokslas žino ir mato, yra tik maža dalis to, kas tikriausiai egzistuoja. Žinoma, mokslas ir technologijos neturėtų „vizijos“ suprasti pažodžiui. Nors mūsų akys jų nemato, mokslas jau seniai galėjo „matyti“ tokius dalykus kaip oras ir jame esantis deguonis, radijo bangos, ultravioletinė šviesa, infraraudonoji spinduliuotė ir atomai.
Tam tikra prasme taip pat matome antimedžiagakai jis žiauriai sąveikauja su įprasta materija, ir tai apskritai yra sunkesnė problema, nes nors mes matėme tai sąveikos padariniuose, holistine prasme, kaip vibracijas, iki 2015 m. mums tai buvo sunku.
Tačiau mes vis dar tam tikra prasme „nematome“ gravitacijos, nes dar neatradome nei vieno šios sąveikos nešėjo (t. y., pavyzdžiui, hipotetinės dalelės, vadinamos gravitonas). Čia verta paminėti, kad yra tam tikra analogija tarp gravitacijos istorijos ir .
Matome pastarojo veikimą, bet tiesiogiai jo nestebime, nežinome, iš ko jis susideda. Tačiau tarp šių „nematomų“ reiškinių yra esminis skirtumas. Niekas niekada neabejojo gravitacija. Tačiau su tamsiąja medžiaga (1) yra kitaip.
Kaip g tamsioji energijakurioje esą yra net daugiau nei tamsiosios medžiagos. Jo egzistavimas buvo numanomas kaip hipotezė, pagrįsta visos visatos elgesiu. „Pamatyti“ tai tikriausiai bus dar sunkiau nei tamsiąją materiją, jei tik todėl, kad mūsų bendra patirtis moko, kad energija iš savo prigimties lieka kažkuo, mažiau prieinamu juslėms (ir stebėjimo instrumentams) nei materija.
Remiantis šiuolaikinėmis prielaidomis, abu tamsūs turėtų sudaryti 96% jo turinio.
Taigi, tiesą sakant, net pati visata mums didžiąja dalimi yra nematoma, jau nekalbant apie tai, kad kalbant apie jos ribas, žinome tik tas, kurias nulemia žmogaus stebėjimas, o ne tas, kurios būtų tikrieji jos kraštutinumai – jei jie egzistuoja. iš viso.
Kažkas mus traukia kartu su visa galaktika
Kai kurių dalykų nematomumas erdvėje gali būti siaubingas, pavyzdžiui, tai, kad 100 kaimyninių galaktikų nuolat juda paslaptingo visatos taško, žinomo kaip Puikus pritraukėjas. Šis regionas yra nutolęs apie 220 milijonų šviesmečių ir mokslininkai tai vadina gravitacine anomalija. Manoma, kad Didysis Atraktorius turi kvadrilijonų saulių masę.
Pradėkime nuo to, kad jis plečiasi. Tai vyksta nuo pat Didžiojo sprogimo, o dabartinis šio proceso greitis yra 2,2 milijono kilometrų per valandą. Tai reiškia, kad mūsų galaktika ir jos kaimyninė Andromedos galaktika taip pat turi judėti tokiu greičiu, tiesa? Ne visai.
Aštuntajame dešimtmetyje sukūrėme išsamius kosmoso žemėlapius. Mikrobangų fonas (CMB) Visata ir mes pastebėjome, kad viena Paukščių Tako pusė yra šiltesnė už kitą. Skirtumas buvo mažesnis nei šimtoji laipsnio Celsijaus dalis, tačiau to pakako, kad suprastume, jog 600 km per sekundę greičiu judame Kentauro žvaigždyno link.
Po kelerių metų atradome, kad ne tik mes, bet ir visi šimto milijonų šviesmečių atstumu nuo mūsų judame ta pačia kryptimi. Yra tik vienas dalykas, kuris gali atsispirti plėtimuisi tokiais dideliais atstumais, tai yra gravitacija.
Pavyzdžiui, Andromeda turi atitolti nuo mūsų, bet po 4 milijardų metų turėsime... su ja susidurti. Pakankama masė gali atsispirti plėtimuisi. Iš pradžių mokslininkai manė, kad tokį greitį lėmė mūsų vieta vadinamojo Vietinio superspiečiaus pakraštyje.
Kodėl mums taip sunku pamatyti šį paslaptingą Didįjį patrauklumą? Deja, tai yra mūsų pačių galaktika, kuri užstoja mūsų vaizdą. Per Paukščių Tako juostą mes negalime pamatyti apie 20% visatos. Taip atsitinka, kad jis eina būtent ten, kur yra Didysis Attraukėjas. Per šį šydą teoriškai įmanoma prasiskverbti atliekant rentgeno ir infraraudonųjų spindulių stebėjimus, tačiau tai neduoda aiškaus vaizdo.
Nepaisant šių sunkumų, buvo nustatyta, kad viename Didžiojo Atraktoriaus regione, 150 milijonų šviesmečių atstumu, yra galaktika. Klasteris Norma. Už jo yra dar masyvesnis superspiečius, esantis už 650 milijonų šviesmečių, kurio masė siekia 10 XNUMX. galaktika, vienas didžiausių mums žinomų objektų visatoje.
Taigi, mokslininkai teigia, kad Didysis pritraukėjas gravitacijos centras daug galaktikų superspiečius, įskaitant mūsų – iš viso apie 100 objektų, tokių kaip Paukščių Takas. Taip pat yra teorijų, kad tai didžiulis tamsiosios energijos rinkinys arba didelio tankio sritis, turinti didžiulę gravitacinę trauką.
Kai kurie tyrinėtojai mano, kad tai tik paskutinės... visatos pabaigos nuojauta. Didžioji depresija reikš, kad visata sutirštės po kelių trilijonų metų, kai plėtimasis sulėtės ir pradės keistis. Laikui bėgant, tai sukeltų supermasyvą, kuris valgytų viską, įskaitant save.
Tačiau, kaip pastebi mokslininkai, Visatos plėtimasis galiausiai nugalės Didžiojo pritraukėjo galią. Mūsų greitis link jo yra tik penktadalis greičio, kuriuo viskas plečiasi. Didžiulė vietinė Laniakea (2) struktūra, kurios dalimi esame ir mes, vieną dieną turės išsisklaidyti, kaip ir daugelis kitų kosminių būtybių.
Penktoji gamtos jėga
Tai, ko nematome, bet rimtai įtariama vėlai, yra vadinamasis penktasis smūgis.
Atradimas, kas skelbiama žiniasklaidoje, apima spėliones apie hipotetinę naują dalelę intriguojančiu pavadinimu. X17gali padėti paaiškinti tamsiosios materijos ir tamsiosios energijos paslaptį.
Žinomos keturios sąveikos: gravitacija, elektromagnetizmas, stiprioji ir silpnoji atominė sąveika. Keturių žinomų jėgų poveikis medžiagai, nuo atomų mikrosferos iki milžiniško galaktikų masto, yra gerai dokumentuotas ir daugeliu atvejų suprantamas. Tačiau įvertinus tai, kad maždaug 96 % mūsų visatos masės sudaro neaiškūs, nepaaiškinami dalykai, vadinami tamsiąja medžiaga ir tamsiąja energija, nenuostabu, kad mokslininkai jau seniai įtarė, kad šios keturios sąveikos neatspindi visko kosmose. . tęsiasi.
Bandymas apibūdinti naują jėgą, kurios autorius – komanda, vadovaujama Attila Krasnagorskaya (3), Vengrijos mokslų akademijos Branduolinių tyrimų instituto (ATOMKI) fizika, apie kurią girdėjome praėjusį rudenį, nebuvo pirmasis požymis, kad egzistuoja paslaptingos jėgos.
Tie patys mokslininkai pirmą kartą parašė apie „penktąją jėgą“ 2016 m., atlikę eksperimentą, skirtą protonus paversti izotopais, kurie yra cheminių elementų variantai. Tyrėjai stebėjo, kaip protonai ličio-7 izotopą paverčia nestabiliu atomu, vadinamu beriliu-8.
3. Prof. Attila Krasnahorkay (dešinėje)
Skilus beriliui-8, susidarė elektronų ir pozitronų poros, kurios atstumė viena kitą, todėl dalelės išskrido kampu. Komanda tikėjosi pamatyti ryšį tarp skilimo proceso metu skleidžiamos šviesos energijos ir kampų, kuriais dalelės skrenda. Vietoj to, elektronai ir pozitronai buvo nukreipti 140 laipsnių beveik septynis kartus dažniau, nei prognozavo jų modeliai, o tai buvo netikėtas rezultatas.
„Visas mūsų žinias apie regimąjį pasaulį galima apibūdinti naudojant vadinamąjį standartinį dalelių fizikos modelį“, – rašo Krasnagorkay. „Tačiau jame nenumatyta jokių dalelių, sunkesnių už elektroną ir lengvesnių už miuoną, kuris yra 207 kartus sunkesnis už elektroną. Jei aukščiau esančiame masės lange rasime naują dalelę, tai reikštų tam tikrą naują sąveiką, neįtrauktą į standartinį modelį.
Paslaptingasis objektas pavadintas X17, nes jo masė yra 17 megaelektronvoltų (MeV), maždaug 34 kartus didesnė už elektrono masę. Tyrėjai stebėjo tričio skilimą į helią-4 ir dar kartą pastebėjo keistą įstrižą iškrovą, rodančią apie 17 MeV masės dalelę.
„Fotonas tarpininkauja elektromagnetinei jėgai, gliuonas – stipriai jėgai, o W ir Z bozonai – silpnai“, – aiškino Krasnahorkai.
„Mūsų dalelė X17 turi tarpininkauti naujai, penktajai, sąveikai. Naujas rezultatas sumažina tikimybę, kad pirmasis eksperimentas buvo tik atsitiktinumas arba kad rezultatai sukėlė sistemos klaidą.
Tamsioji medžiaga po kojomis
Iš didžiosios Visatos, iš neaiškios didžiosios fizikos mįslių ir paslapčių karalystės grįžkime į Žemę. Čia susiduriame su gana stebinančia problema... pamatyti ir tiksliai pavaizduoti viską, kas yra viduje (4).
Prieš keletą metų rašėme MT apie žemės šerdies paslaptiskad paradoksas yra susijęs su jo kūrimu ir tiksliai nežinoma, kokia jo prigimtis ir struktūra. Turime tokius metodus kaip testavimas seisminės bangos, taip pat pavyko sukurti vidinės Žemės sandaros modelį, dėl kurio yra mokslinis susitarimas.
tačiau Pavyzdžiui, palyginti su tolimomis žvaigždėmis ir galaktikomis, mūsų supratimas apie tai, kas slypi po mūsų kojomis, yra silpnas. Kosminius objektus, net ir labai tolimus, mes tiesiog matome. To negalima pasakyti apie šerdį, mantijos sluoksnius ar net gilesnius žemės plutos sluoksnius..
Galimi tik patys tiesioginiai tyrimai. Kalnų slėniai atidengia iki kelių kilometrų gylio uolas. Giliausi žvalgomieji gręžiniai siekia kiek daugiau nei 12 km gylį.
Informaciją apie uolienas ir mineralus, kurie stato gilesnius, teikia ksenolitai, t.y. uolienų fragmentai, išplėšti ir išnešti iš Žemės gelmių dėl vulkaninių procesų. Remdamiesi jais, petrologai gali nustatyti mineralų sudėtį kelių šimtų kilometrų gylyje.
Žemės spindulys yra 6371 km, o tai nėra lengvas kelias visiems mūsų „infiltratoriams“. Dėl milžiniško slėgio ir apie 5 laipsnius šilumos siekiančios temperatūros sunku tikėtis, kad artimiausiu metu giliausias interjeras taps prieinamas tiesioginiam stebėjimui.
Taigi, kaip mes žinome, ką žinome apie Žemės vidaus struktūrą? Tokią informaciją teikia seisminės bangos, kurias sukelia žemės drebėjimai, t.y. elastingos bangos, sklindančios elastingoje terpėje.
Jie gavo savo vardą dėl to, kad juos sukuria smūgiai. Tamprioje (kalnuotoje) terpėje gali sklisti dviejų tipų elastinės (seisminės) bangos: greičiau – išilgine ir lėčiau – skersine. Pirmieji yra terpės svyravimai, vykstantys pagal bangos sklidimo kryptį, o skersiniuose terpės virpesiuose jie vyksta statmenai bangos sklidimo krypčiai.
Pirmiausia registruojamos išilginės bangos (lot. primae), o skersinės – antra (lot. secundae), taigi ir tradicinis jų žymėjimas seismologijoje – išilginės bangos p ir skersinės s. P bangos yra maždaug 1,73 karto greitesnės nei s.
Seisminių bangų teikiama informacija leidžia sukurti Žemės vidaus modelį, pagrįstą tamprumo savybėmis. Remdamiesi galime apibrėžti kitas fizines savybes gravitacinis laukas (tankis, slėgis), stebėjimas magnetoteliurinės srovės susidaro Žemės mantijoje (elektrinio laidumo pasiskirstymas) arba Žemės šilumos srauto skilimas.
Petrologinę sudėtį galima nustatyti lyginant su laboratoriniais mineralų ir uolienų savybių tyrimais esant aukštam slėgiui ir temperatūrai.
Žemė spinduliuoja šilumą, ir nežinia, iš kur ji atsiranda. Neseniai atsirado nauja teorija, susijusi su sunkiausiomis elementariomis dalelėmis. Manoma, kad gamta gali suteikti svarbių užuominų apie šilumos, sklindančios iš mūsų planetos, paslaptį. neutrino - itin mažos masės dalelės, kurias išskiria radioaktyvūs procesai, vykstantys Žemės žarnyne.
Pagrindiniai žinomi radioaktyvumo šaltiniai yra nestabilus toris ir kalis, kaip žinome iš uolienų mėginių iki 200 km žemiau žemės paviršiaus. Kas slypi giliau, jau nežinoma.
Mes tai žinome geoneutrinas tie, kurie išmetami skylant uranui, turi daugiau energijos nei tie, kurie išsiskiria kalio skilimo metu. Taigi, išmatavę geoneutrinų energiją, galime sužinoti, iš kokios radioaktyvios medžiagos jie atsiranda.
Deja, geoneutrinus labai sunku aptikti. Todėl pirmajam jų stebėjimui 2003 m. prireikė didžiulio požeminio detektoriaus, užpildyto apytiksliai. tonų skysčio. Šie detektoriai matuoja neutrinus, aptikdami susidūrimus su skysčio atomais.
Nuo to laiko geoneutrinai buvo pastebėti tik viename eksperimente, naudojant šią technologiją (5). Abu matavimai tai rodo Maždaug pusę Žemės šilumos iš radioaktyvumo (20 teravatų) galima paaiškinti urano ir torio skilimu. Likusių 50% šaltinis... dar nežinia koks.
5. Geoneutrinų emisijos Žemėje intensyvumo modelio žemėlapis – prognozės
2017 m. liepos mėn. pradėtas statyti pastatas, dar žinomas kaip KOPOSplanuojama baigti apie 2024 m. Objektas bus įsikūręs beveik 1,5 km po žeme buvusiame Homestack mieste, Pietų Dakotoje.
Mokslininkai planuoja naudoti DUNE, kad atsakytų į svarbiausius šiuolaikinės fizikos klausimus, atidžiai tyrinėdami neutrinus, vieną iš mažiausiai suprantamų pagrindinių dalelių.
2017 m. rugpjūtį tarptautinė mokslininkų grupė žurnale „Physical Review D“ paskelbė straipsnį, kuriame siūloma gana novatoriškai panaudoti DUNE kaip skaitytuvą, tiriant Žemės vidų. Prie seisminių bangų ir gręžinių būtų pridėtas naujas planetos vidaus tyrimo metodas, kuris, ko gero, parodytų mums visiškai naują jos vaizdą. Tačiau tai kol kas tik idėja.
Iš kosminės tamsiosios materijos patekome į mūsų planetos vidų, ne mažiau tamsią mums. ir šių dalykų nepraeinamumas kelia nerimą, bet ne tiek, kiek nerimas, kad nematome visų objektų, kurie yra palyginti arti Žemės, ypač tų, kurie yra susidūrimo su ja kelyje.
Tačiau tai yra šiek tiek kitokia tema, kurią neseniai išsamiai aptarėme MT. Mūsų noras plėtoti stebėjimo metodus yra visiškai pagrįstas visais kontekstais.
