Olyan dolgok, amelyek jelenleg láthatatlanok

A tudomány által ismert és látott dolgok csak egy kis részét képezik annak, ami valószínűleg létezik. Természetesen a tudománynak és a technológiának nem szabad szó szerint értenie a „látást”. Bár szemünk nem látja őket, a tudomány már régóta képes "látni" olyan dolgokat, mint a levegő és a benne lévő oxigén, a rádióhullámok, az ultraibolya fény, az infravörös sugárzás és az atomok.

Bizonyos értelemben látjuk is antianyagamikor heves kölcsönhatásba lép a közönséges anyaggal, és ez általában nehezebb probléma, mert bár ezt az interakció hatásaiban, holisztikusabb értelemben rezgésként láttuk, számunkra 2015-ig megfoghatatlan volt.

Azonban bizonyos értelemben még mindig nem "látjuk" a gravitációt, mert ennek a kölcsönhatásnak még egyetlen hordozóját sem fedeztük fel (azaz például egy hipotetikus részecskét, az ún. graviton). Itt érdemes megemlíteni, hogy van némi hasonlat a gravitáció története és a között.

Ez utóbbi működését látjuk, de közvetlenül nem figyeljük meg, nem tudjuk, miből áll. Van azonban egy alapvető különbség e „láthatatlan” jelenségek között. Soha senki nem kérdőjelezte meg a gravitációt. De a sötét anyaggal (1) más a helyzet.

Hogyan g sötét energiaamely állítólag még a sötét anyagnál is többet tartalmaz. Létére az univerzum egészének viselkedésén alapuló hipotézisként következtettek. „Látni” valószínűleg még nehezebb, mint a sötét anyagnál, már csak azért is, mert közös tapasztalatunk arra tanít bennünket, hogy az energia természeténél fogva az érzékszervek (és a megfigyelési eszközök) számára kevésbé hozzáférhető dolog marad, mint az anyag.

A modern feltevés szerint mindkét sötétnek a tartalom 96%-át kell kitennie.

Tehát valójában még maga az univerzum is nagyrészt láthatatlan számunkra, arról nem is beszélve, hogy ha a határairól van szó, akkor csak azokat ismerjük, amelyeket az emberi megfigyelés határoz meg, és azokat nem, amelyek az igazi szélsőségei lennének - ha léteznek. egyáltalán.

Valami magával húz minket az egész galaxissal együtt

Néhány dolog láthatatlansága az űrben megrázó lehet, például az a tény, hogy 100 szomszédos galaxis folyamatosan halad az univerzum egy rejtélyes pontja felé. Remek attraktor. Ez a régió körülbelül 220 millió fényévre van, és a tudósok gravitációs anomáliának nevezik. Úgy tartják, hogy a Nagy Vonzónak több kvadrilliónyi nap van.

Kezdjük azzal, hogy bővül. Ez az ősrobbanás óta történik, és a folyamat jelenlegi sebességét 2,2 millió kilométer per órásra becsülik. Ez azt jelenti, hogy a mi galaxisunknak és a szomszédos Androméda galaxisnak is ilyen sebességgel kell mozognia, nem? Nem igazán.

A 70-es években részletes térképeket készítettünk a világűrről. Mikrohullámú háttér (CMB) Univerzum és észrevettük, hogy a Tejút egyik oldala melegebb, mint a másik. A különbség kevesebb volt, mint egy század Celsius-fok, de elég volt ahhoz, hogy megértsük, 600 km/s sebességgel haladunk a Centaurus csillagkép felé.

Néhány évvel később felfedeztük, hogy nemcsak mi, hanem tőlünk százmillió fényéven belül mindenki ugyanabba az irányba halad. Csak egy dolog tud ellenállni az ilyen hatalmas távolságokra történő tágulásnak, ez a gravitáció.

Andromedának például el kell távolodnia tőlünk, de 4 milliárd év múlva... össze kell ütköznünk vele. Elegendő tömeg ellenáll a tágulásnak. A tudósok eleinte úgy gondolták, hogy ez a sebesség az úgynevezett helyi szuperhalmaz peremén való elhelyezkedésünknek köszönhető.

Miért olyan nehéz nekünk látni ezt a titokzatos Nagy Vonzót? Sajnos ez a mi saját galaxisunk, ami blokkolja a kilátásunkat. A Tejútrendszer övén keresztül nem láthatjuk az univerzum mintegy 20%-át. Megesik, hogy pontosan oda megy, ahol a Nagy Vonzó van. Ezen a fátylon elméletileg át lehet hatolni röntgen- és infravörös megfigyelésekkel, de ez nem ad tiszta képet.

E nehézségek ellenére kiderült, hogy a Nagy Attraktor egyik régiójában, 150 millió fényév távolságra van egy galaktikus. Klaszter Norma. Mögötte 650 millió fényévnyire van egy még nagyobb tömegű szuperhalmaz, amelynek tömege 10 XNUMX. galaxis, a világegyetem egyik legnagyobb, általunk ismert objektuma.

Tehát a tudósok azt sugallják, hogy a Nagy Vonzó súlypont sok galaxis szuperhalmaz, köztük a miénk is – összesen körülbelül 100 objektum, például a Tejút. Vannak olyan elméletek is, amelyek szerint ez egy hatalmas sötét energia gyűjtemény vagy egy nagy sűrűségű terület hatalmas gravitációs vonzással.

Egyes kutatók úgy vélik, hogy ez csak egy ízelítő az univerzum végső...végéről. A nagy gazdasági világválság azt jelenti, hogy az univerzum néhány billió éven belül megvastagszik, amikor a tágulás lelassul és megfordul. Idővel ez egy szupermasszív fajhoz vezetne, amely mindent megesz, beleértve önmagát is.

A tudósok azonban megjegyzik, hogy az univerzum tágulása végül legyőzi a Nagy Vonzó erejét. A felé irányuló sebességünk mindössze egyötöde annak a sebességnek, amellyel minden tágul. A Laniakea (2) hatalmas lokális szerkezetének, amelynek mi is a részei vagyunk, egy napon el kell oszlani, ahogy sok más kozmikus entitás is.

A természet ötödik ereje

Valami, amit nem látunk, de amiről már későn komolyan gyanakodtak, az az úgynevezett ötödik becsapódás.

A médiában közölt dolgok felfedezése magában foglal egy feltételezett új, érdekes nevű részecskével kapcsolatos spekulációt. X17segíthet megmagyarázni a sötét anyag és a sötét energia titkát.

Négy kölcsönhatás ismert: gravitáció, elektromágnesesség, erős és gyenge atomi kölcsönhatás. A négy ismert erő anyagra gyakorolt ​​hatása, az atomok mikrobirodalmától a galaxisok kolosszális skálájáig, jól dokumentált és a legtöbb esetben érthető. Ha azonban figyelembe vesszük, hogy univerzumunk tömegének nagyjából 96%-a homályos, megmagyarázhatatlan dolgokból, úgynevezett sötét anyagból és sötét energiából áll, nem meglepő, hogy a tudósok régóta gyanítják, hogy ez a négy kölcsönhatás nem képvisel mindent a kozmoszban. . folytatja.

Kísérlet egy új erő leírására, melynek szerzője az általa vezetett csapat Krasznagorszkaja Attila (3) szerint az MTA Atommagkutató Intézetében (ATOMKI) a fizika, amelyről tavaly ősszel hallottunk, nem az első jele volt a rejtélyes kölcsönhatások létezésének.

Ugyanezek a tudósok 2016-ban írtak először az „ötödik erőről”, miután kísérletet hajtottak végre a protonok izotópokká alakítására, amelyek kémiai elemek változatai. A kutatók azt figyelték, ahogy a protonok a lítium-7-ként ismert izotópot egy instabil típusú, berillium-8-as atommá alakítják.

3. Prof. Krasznohorkai Attila (jobbra)

A berillium-8 bomlásakor elektron- és pozitronpárok jöttek létre, amelyek taszították egymást, így a részecskék szögben kirepültek. A csapat arra számított, hogy összefüggést fog látni a bomlási folyamat során kibocsátott fényenergia és a részecskék szétrepülési szögei között. Ehelyett az elektronok és a pozitronok majdnem hétszer gyakrabban tértek el 140 fokkal, mint ahogy azt a modelljeik előre jelezték, ami váratlan eredmény.

„Minden, a látható világgal kapcsolatos tudásunk leírható az úgynevezett részecskefizikai szabványmodell segítségével” – írja Krasznagorkaj. „Azonban nem biztosít olyan részecskéket, amelyek nehezebbek egy elektronnál és könnyebbek egy müonnál, amely 207-szer nehezebb az elektronnál. Ha a fenti tömegablakban új részecskét találunk, az valamilyen új interakciót jelez, amely nem szerepel a Standard Modellben.

A titokzatos objektum az X17 nevet kapta, mert becsült tömege 17 megaelektronvolt (MeV), ami körülbelül 34-szerese az elektronénak. A kutatók figyelték a trícium hélium-4-vé történő bomlását, és ismét egy furcsa átlós kisülést figyeltek meg, ami körülbelül 17 MeV tömegű részecskét jelez.

"A foton az elektromágneses erőt, a gluon az erős erőt, a W és Z bozonok pedig a gyenge erőt közvetítik" - magyarázta Krasznahorkai.

„Az X17-es részecskénknek egy új kölcsönhatást kell közvetítenie, az ötödik. Az új eredmény csökkenti annak valószínűségét, hogy az első kísérlet csak véletlen volt, vagy hogy az eredmények rendszerhibát okoztak."

Sötét anyag a láb alatt

A nagy Univerzumból, a nagy fizika rejtvényeinek és rejtélyeinek homályos birodalmából térjünk vissza a Földre. Itt egy meglehetősen meglepő problémával állunk szemben... mindent látni és pontosan ábrázolni, ami belül van (4).

Néhány éve írtunk az MT-ben kb a föld magjának rejtélyehogy létrejöttével összefügg egy paradoxon, és nem tudni pontosan, mi a természete és szerkezete. Vannak olyan módszereink, mint a tesztelés szeizmikus hullámok, sikerült kidolgoznia a Föld belső szerkezetének modelljét is, amiről tudományos egyetértés van.

viszont a távoli csillagokhoz és galaxisokhoz képest például gyenge a megértésünk arról, hogy mi rejlik a lábunk alatt. Az űrobjektumokat, még a nagyon távoliakat is, egyszerűen látjuk. Ugyanez nem mondható el a magról, a köpeny rétegeiről, de még a földkéreg mélyebb rétegeiről sem..

Csak a legközvetlenebb kutatások állnak rendelkezésre. A hegyi völgyek akár több kilométer mély sziklákat is feltárnak. A legmélyebb kutatókutak valamivel több mint 12 km mélységig terjednek.

A mélyebbeket építő kőzetekről és ásványokról a xenolitok, i.e. vulkáni folyamatok következtében a Föld beléből kiszakadt és elhordott kőzetdarabok. Ezek alapján a petrológusok több száz kilométeres mélységig meg tudják határozni az ásványok összetételét.

A Föld sugara 6371 km, ami nem könnyű út minden "beszivárgónk" számára. A hatalmas nyomás és az 5 Celsius fok körüli hőmérséklet miatt nehezen számolhatunk azzal, hogy belátható időn belül a legmélyebb belső rész is elérhetővé válik közvetlen megfigyelésre.

Honnan tudhatjuk tehát, hogy mit tudunk a Föld belsejének szerkezetéről? Ilyen információkat a földrengések által keltett szeizmikus hullámok adnak, azaz. rugalmas közegben terjedő rugalmas hullámok.

Nevüket onnan kapták, hogy ütések generálják őket. Rugalmas (hegyi) közegben kétféle elasztikus (szeizmikus) hullám terjedhet: gyorsabban - hosszanti és lassabb - keresztirányban. Az előbbiek a közeg hullámterjedési iránya mentén fellépő rezgései, míg a közeg keresztirányú oszcillációiban a hullámterjedés irányára merőlegesen.

Először a longitudinális hullámokat rögzítik (lat. primae), a keresztirányú hullámokat pedig másodikként (lat. secundae), ezért a szeizmológiában hagyományos jelölésük - p longitudinális hullámok és keresztirányú s hullámok. A P-hullámok körülbelül 1,73-szor gyorsabbak, mint az s.

A szeizmikus hullámok által szolgáltatott információk lehetővé teszik a Föld belsejének rugalmas tulajdonságain alapuló modell felépítését. alapján más fizikai tulajdonságokat is meghatározhatunk gravitációs mező (sűrűség, nyomás), megfigyelés magnetotellurikus áramok a Föld köpenyében keletkezik (elektromos vezetőképesség eloszlása) ill a Föld hőáramlásának bomlása.

A kőzettani összetétel az ásványok és kőzetek tulajdonságait nagy nyomás és hőmérséklet mellett végzett laboratóriumi vizsgálatokkal történő összehasonlítás alapján határozható meg.

A Föld hőt sugároz, és nem tudni, honnan származik. A közelmúltban egy új elmélet jelent meg a legmegfoghatatlanabb elemi részecskékkel kapcsolatban. Úgy gondolják, hogy a bolygónk belsejéből kisugárzott hő rejtélyéhez fontos nyomokat adhat a természet. neutrino - rendkívül kis tömegű részecskék, amelyeket a Föld beleiben lezajló radioaktív folyamatok bocsátanak ki.

A fő ismert radioaktivitás-források az instabil tórium és kálium, amint azt a kőzetmintákból tudjuk, akár 200 km-rel a földfelszín alatt. Hogy mi rejlik mélyebben, az már ismeretlen.

Tudjuk geoneutrínó az urán bomlása során kibocsátottak több energiával rendelkeznek, mint a kálium bomlása során kibocsátottak. Így a geoneutrínók energiájának mérésével megtudhatjuk, milyen radioaktív anyagból származnak.

Sajnos a geoneutrínókat nagyon nehéz észlelni. Ezért 2003-ban az első megfigyelésükhöz egy hatalmas földalatti detektorra volt szükség, amelyet kb. tonna folyadék. Ezek a detektorok a neutrínókat úgy mérik, hogy észlelik a folyadékban lévő atomokkal való ütközést.

Azóta csak egy kísérletben figyeltek meg geoneutrínókat ezzel a technológiával (5). Mindkét mérés ezt mutatja A Föld radioaktivitásból származó hőjének mintegy fele (20 terawatt) az urán és a tórium bomlásával magyarázható. A fennmaradó 50% forrása... egyelőre nem tudni, mi.

5. Modell térkép a geoneutrínó kibocsátás intenzitására a Földön - előrejelzések

2017 júliusában megkezdődött az épület, más néven az építkezés DŰNEvárhatóan 2024 körül készül el. A létesítmény csaknem 1,5 km-re a föld alatt, az egykori Homestackben, Dél-Dakotában található.

A tudósok azt tervezik, hogy a DUNE segítségével választ adnak a modern fizika legfontosabb kérdéseire, gondosan tanulmányozva a neutrínókat, az egyik legkevésbé megértett alapvető részecskét.

2017 augusztusában egy nemzetközi tudóscsoport publikált egy cikket a Physical Review D folyóiratban, amelyben a DUNE meglehetősen innovatív alkalmazását javasolta szkennerként a Föld belsejének tanulmányozására. A szeizmikus hullámokhoz és fúrásokhoz egy új módszert adnának a bolygó belsejének tanulmányozására, ami talán teljesen új képet mutatna róla. Ez azonban egyelőre csak ötlet.

A kozmikus sötét anyagból bolygónk belsejébe jutottunk, ami számunkra nem kevésbé sötét. és ezeknek a dolgoknak az áthatolhatatlansága zavarba ejtő, de nem annyira, mint az a szorongás, hogy nem látunk minden tárgyat, amely viszonylag közel van a Földhöz, különösen azokat, amelyek ütközés útján vannak vele.

Ez azonban egy kicsit más téma, amelyet nemrég az MT-ben részletesen tárgyaltunk. A megfigyelési módszerek kidolgozására irányuló törekvésünk minden összefüggésben teljes mértékben indokolt.