Работи кои во моментов се невидливи

Работите што науката ги знае и ги гледа се само мал дел од она што веројатно постои. Се разбира, науката и технологијата не треба да ја сфаќаат „визијата“ буквално. Иако нашите очи не можат да ги видат, науката долго време може да ги „види“ нештата како воздухот и кислородот што го содржи, радио брановите, ултравиолетовата светлина, инфрацрвеното зрачење и атомите.

Гледаме и во извесна смисла антиматеријакога насилно комуницира со обичната материја, а тоа воопшто е потежок проблем, бидејќи иако тоа го гледавме во ефектите на интеракцијата, во похолистичка смисла, како вибрации, ни беше недофатливо до 2015 година.

Сепак, ние сè уште во извесна смисла не ја „гледаме“ гравитацијата, бидејќи сè уште не сме откриле ниту еден носител на оваа интеракција (т.е., на пример, хипотетичка честичка наречена гравитон). Овде вреди да се спомене дека постои одредена аналогија помеѓу историјата на гравитацијата и .

Го гледаме дејството на второто, но не го набљудуваме директно, не знаеме од што се состои. Сепак, постои фундаментална разлика помеѓу овие „невидливи“ појави. Никој никогаш не ја доведувал во прашање гравитацијата. Но, со темната материја (1) е поинаку.

Како г темна енергијаза која се вели дека содржи дури и повеќе од темна материја. Неговото постоење беше заклучено како хипотеза заснована на однесувањето на универзумот како целина. „Гледањето“ веројатно ќе биде уште потешко од темната материја, само затоа што нашето заедничко искуство нè учи дека енергијата, по својата природа, останува нешто помалку достапно за сетилата (и инструментите за набљудување) од материјата.

Според современите претпоставки, и двете темни треба да сочинуваат 96% од неговата содржина.

Значи, всушност, дури и самиот универзум е главно невидлив за нас, а да не зборуваме дека кога станува збор за неговите граници, ги знаеме само оние кои се одредени со човечко набљудување, а не оние кои би биле неговите вистински крајности - доколку постојат. воопшто.

Нешто нè влече заедно со целата галаксија

Невидливоста на некои работи во вселената може да биде потресна, како што е фактот дека 100 соседни галаксии постојано се движат кон мистериозна точка во универзумот позната како Одличен привлечник. Овој регион е оддалечен околу 220 милиони светлосни години и научниците го нарекуваат гравитациона аномалија. Се верува дека Големиот привлекувач има маса од квадрилиони сонца.

Да почнеме со фактот дека се проширува. Ова се случува уште од Големата експлозија, а моменталната брзина на овој процес се проценува на 2,2 милиони километри на час. Ова значи дека нашата галаксија и нејзината соседна галаксија Андромеда исто така мора да се движат со таа брзина, нели? Не навистина.

Во 70-тите создадовме детални мапи на вселената. Микробранова заднина (CMB) Универзум и забележавме дека едната страна на Млечниот Пат е потопла од другата. Разликата беше помала од една стотинка од Целзиусов степен, но ни беше доволно да разбереме дека се движиме со брзина од 600 километри во секунда кон соѕвездието Кентаур.

Неколку години подоцна, откривме дека не само ние, туку и сите на сто милиони светлосни години од нас се движат во иста насока. Има само едно нешто што може да му одолее на ширењето на толку огромни растојанија, а тоа е гравитацијата.

Андромеда, на пример, мора да се оддалечи од нас, но за 4 милијарди години ќе треба да се ... судриме со неа. Доволна маса може да одолее на проширување. Отпрвин, научниците мислеа дека оваа брзина се должи на нашата локација на периферијата на таканаречениот Локален суперкластер.

Зошто ни е толку тешко да го видиме овој мистериозен голем привлекувач? За жал, ова е нашата сопствена галаксија, која ни го блокира погледот. Преку појасот на Млечниот Пат, не можеме да видиме околу 20% од универзумот. Се случува тој да оди токму таму каде што е Големиот привлекувач. Теоретски е можно да се навлезе во овој превез со рендгенски и инфрацрвени набљудувања, но тоа не дава јасна слика.

И покрај овие тешкотии, беше откриено дека во еден регион на Големиот атрактор, на растојание од 150 милиони светлосни години, постои галактика Кластер Норма. Зад него се наоѓа уште помасивно суперјато, оддалечено 650 милиони светлосни години, кое содржи маса од 10. галаксија, еден од најголемите објекти во универзумот што ни е познат.

Значи, научниците сугерираат дека Големиот привлекувач центар на гравитација многу суперјатови галаксии, вклучувајќи ја и нашата - вкупно околу 100 објекти, како што е Млечниот Пат. Исто така, постојат теории дека станува збор за огромна колекција на темна енергија или област со висока густина со огромна гравитациска сила.

Некои истражувачи веруваат дека ова е само предвкус на конечниот ... крај на универзумот. Големата депресија ќе значи дека универзумот ќе се згусне за неколку трилиони години, кога проширувањето ќе се забави и ќе почне да се менува. Со текот на времето, ова би довело до супермасив кој би јадел сè, вклучително и себеси.

Сепак, како што забележуваат научниците, проширувањето на Универзумот на крајот ќе ја победи моќта на Големиот привлекувач. Нашата брзина кон него е само една петтина од брзината со која сè се шири. Огромната локална структура на Ланијакеа (2) од која сме ние еден ден ќе мора да се распадне, како и многу други космички ентитети.

Петтата сила на природата

Нешто што не можеме да го видиме, но за кое во последно време сериозно се сомневаме, е таканаречениот петти удар.

Откривањето на она што се пишува во медиумите вклучува шпекулации за хипотетичка нова честичка со интригантно име. X17може да помогне да се објасни мистеријата на темната материја и темната енергија.

Познати се четири интеракции: гравитација, електромагнетизам, силни и слаби атомски интеракции. Влијанието на четирите познати сили врз материјата, од микро-сферата на атомите до колосалната скала на галаксиите, е добро документирано и во повеќето случаи разбирливо. Меѓутоа, кога ќе земете во предвид дека приближно 96% од масата на нашиот универзум е составена од нејасни, необјасниви работи наречени темна материја и темна енергија, не е изненадување што научниците долго време се сомневаа дека овие четири сили не претставуваат сè во космосот. . продолжува.

Обид да се опише нова сила, чиј автор е тим предводен од Атила Краснагорскаја (3), физиката во Институтот за нуклеарни истражувања (АТОМКИ) на Унгарската академија на науките за која слушнавме минатата есен не беше првиот показател дека постојат мистериозни сили.

Истите научници првпат пишуваа за „петтата сила“ во 2016 година, откако спроведоа експеримент за претворање на протоните во изотопи, кои се варијанти на хемиски елементи. Истражувачите гледале како протоните претвораат изотоп познат како литиум-7 во нестабилен тип на атом наречен берилиум-8.

3. Проф. Атила Краснахоркај (десно)

Кога берилиум-8 се распаѓаше, се формираа парови електрони и позитрони, кои се одбиваа еден со друг, предизвикувајќи честичките да излетаат под агол. Тимот очекуваше да види корелација помеѓу светлосната енергија емитирана за време на процесот на распаѓање и аглите под кои честичките се разлетуваат. Наместо тоа, електроните и позитроните се отклонувале за 140 степени речиси седум пати почесто отколку што предвидувале нивните модели, што е неочекуван резултат.

„Сето наше знаење за видливиот свет може да се опише со помош на таканаречениот Стандарден модел на физика на честички“, пишува Краснагоркај. „Сепак, тој не предвидува никакви честички потешки од електрон и полесни од мион, кој е 207 пати потежок од електрон. Ако најдеме нова честичка во горниот прозорец за маса, тоа би укажало на некоја нова интеракција што не е вклучена во Стандардниот модел“.

Мистериозниот објект е наречен X17 поради неговата проценета маса од 17 мегаелектронволти (MeV), околу 34 пати поголема од онаа на електрон. Истражувачите го следеа распаѓањето на тритиумот во хелиум-4 и уште еднаш забележаа чудно дијагонално празнење, што укажува на честичка со маса од околу 17 MeV.

„Фотонот посредува во електромагнетната сила, глуонот посредува во силната сила, а бозоните W и Z посредуваат во слабата сила“, објасни Краснахоркаи.

„Нашата честичка X17 мора да посредува во нова интеракција, петта. Новиот резултат ја намалува веројатноста дека првиот експеримент бил само случајност или дека резултатите предизвикале системска грешка“.

Темната материја под нозете

Од големиот универзум, од нејасното царство на гатанки и мистерии на големата физика, да се вратиме на Земјата. Овде се соочуваме со прилично изненадувачки проблем... со гледање и прецизно прикажување на сè што е внатре (4).

Пред неколку години пишувавме во МТ за мистеријата на јадрото на земјатадека со неговото создавање е поврзан парадокс и не се знае точно каква е неговата природа и структура. Имаме методи како тестирање со сеизмички бранови, успеа да развие и модел на внатрешната структура на Земјата, за што постои научна согласност.

сепак во споредба со далечните ѕвезди и галаксии, на пример, нашето разбирање за тоа што се крие под нашите стапала е слабо. Вселенските објекти, дури и многу далечните, едноставно ги гледаме. Истото не може да се каже за јадрото, слоевите на обвивката или дури и за подлабоките слоеви на земјината кора..

Достапно е само најдиректното истражување. Планинските долини изложуваат карпи длабоки до неколку километри. Најдлабоките истражувачки бунари се протегаат на длабочина од нешто повеќе од 12 километри.

Информациите за карпите и минералите кои градат подлабоки ги даваат ксенолитите, т.е. фрагменти од карпи откорнати и однесени од утробата на Земјата како резултат на вулкански процеси. На нивна основа, петролозите можат да го утврдат составот на минералите на длабочина од неколку стотици километри.

Радиусот на Земјата е 6371 km, што не е лесен пат за сите наши „инфилтратори“. Поради огромниот притисок и температурата кои достигнуваат околу 5 степени Целзиусови, тешко е да се очекува дека најдлабокиот ентериер ќе стане достапен за директно набљудување во догледна иднина.

Па, како да го знаеме она што го знаеме за структурата на внатрешноста на Земјата? Ваквите информации даваат сеизмички бранови генерирани од земјотреси, т.е. еластични бранови кои се шират во еластична средина.

Името го добиле поради тоа што се генерираат од удари. Два типа на еластични (сеизмички) бранови можат да се шират во еластична (планинска) средина: побрз - надолжен и побавен - попречно. Првите се осцилации на медиумот што се случуваат по правецот на ширење на бранот, додека во попречните осцилации на медиумот тие се појавуваат нормално на правецот на ширење на бранот.

Надолжните бранови се снимаат прво (лат. primae), а попречните бранови се запишуваат втори (лат. secundae), па оттука и нивното традиционално обележување во сеизмологијата - надолжни бранови p и попречни s. P-брановите се околу 1,73 пати побрзи од s.

Информациите обезбедени од сеизмичките бранови овозможуваат да се изгради модел на внатрешноста на Земјата врз основа на еластични својства. Можеме да дефинираме други физички својства врз основа на гравитациско поле (густина, притисок), набљудување магнетотелурични струи генериран во обвивката на Земјата (распределба на електричната спроводливост) или распаѓање на топлинскиот проток на Земјата.

Петролошкиот состав може да се определи врз основа на споредба со лабораториски студии за својствата на минералите и карпите во услови на високи притисоци и температури.

Земјата зрачи со топлина, а не се знае од каде доаѓа. Неодамна, се појави нова теорија поврзана со најнеостварливите елементарни честички. Се верува дека природата може да обезбеди важни индиции за мистеријата на топлината што зрачи од нашата планета. неутрино - честички со екстремно мала маса - емитирани од радиоактивни процеси што се случуваат во утробата на Земјата.

Главните познати извори на радиоактивност се нестабилните ториум и калиум, како што знаеме од примероците на карпите до 200 km под површината на земјата. Она што лежи подлабоко е веќе непознато.

Ние го знаеме тоа геонеутрино оние што се испуштаат за време на распаѓањето на ураниумот имаат повеќе енергија од оние што се емитуваат за време на распаѓањето на калиумот. Така, со мерење на енергијата на геонеутрините, можеме да откриеме од кој радиоактивен материјал потекнуваат.

За жал, геонеутрините се многу тешки за откривање. Затоа, нивното прво набљудување во 2003 година бараше огромен подземен детектор исполнет со приближно. тони течност. Овие детектори ги мерат неутрините со откривање на судири со атомите во течност.

Оттогаш, геонеутрините се забележани само во еден експеримент користејќи ја оваа технологија (5). Двете мерења го покажуваат тоа Околу половина од топлината на Земјата од радиоактивноста (20 теравати) може да се објасни со распаѓањето на ураниумот и ториумот. Изворот на останатите 50%... уште не се знае што.

5. Модел карта на интензитетот на емисиите на геонеутрино на Земјата - прогнози

Во јули 2017 година започна изградбата на зградата, позната и како ДУНЕпланирано да се заврши околу 2024 година. Објектот ќе биде лоциран на речиси 1,5 км под земја во поранешниот Homestack, Јужна Дакота.

Научниците планираат да го користат DUNE за да одговорат на најважните прашања во модерната физика со внимателно проучување на неутрината, една од најмалку разбраните фундаментални честички.

Во август 2017 година, меѓународен тим на научници објави статија во списанието Physical Review D, во која се предлага прилично иновативна употреба на DUNE како скенер за проучување на внатрешноста на Земјата. На сеизмичките бранови и бушотини би се додал нов метод за проучување на внатрешноста на планетата, кој, можеби, би ни прикажал сосема нова слика за неа. Сепак, ова е само идеја за сега.

Од космичката темна материја, стигнавме до внатрешноста на нашата планета, не помалку мрачна за нас. и непробојноста на овие работи е вознемирувачка, но не толку колку вознемиреноста дека не ги гледаме сите објекти кои се релативно блиску до Земјата, особено оние кои се на патот на судир со неа.

Сепак, ова е малку поинаква тема, за која неодамна детално разговаравме во МТ. Нашата желба да развиеме методи на набљудување е целосно оправдана во сите контексти.