Stvari koje su trenutno nevidljive

Stvari koje nauka zna i vidi samo su mali dio onoga što vjerovatno postoji. Naravno, nauka i tehnologija ne bi trebalo da „viziju“ shvataju doslovno. Iako ih naše oči ne mogu vidjeti, nauka je odavno u stanju da "vidi" stvari poput zraka i kisika koji sadrži, radio valova, ultraljubičastog svjetla, infracrvenog zračenja i atoma.

Vidimo i na neki način antimaterijakada nasilno stupa u interakciju sa običnom materijom, a to je generalno teži problem, jer iako smo to vidjeli u efektima interakcije, u holističkijem smislu, kao vibracije, to nam je bilo neuhvatljivo do 2015. godine.

Međutim, mi još uvijek u određenom smislu ne "vidimo" gravitaciju, jer još nismo otkrili niti jednog nosioca ove interakcije (tj., na primjer, hipotetičku česticu tzv. graviton). Ovdje je vrijedno spomenuti da postoji neka analogija između historije gravitacije i .

Mi vidimo djelovanje potonjeg, ali ga ne posmatramo direktno, ne znamo od čega se sastoji. Međutim, postoji fundamentalna razlika između ovih "nevidljivih" fenomena. Niko nikada nije dovodio u pitanje gravitaciju. Ali sa tamnom materijom (1) je drugačije.

Kako g tamna energijaza koju se kaže da sadrži čak i više od tamne materije. Njegovo postojanje je zaključeno kao hipoteza zasnovana na ponašanju univerzuma kao celine. "Vidjeti" će vjerovatno biti još teže od tamne materije, makar samo zato što nas naše zajedničko iskustvo uči da energija, po svojoj prirodi, ostaje nešto manje dostupno osjetilima (i instrumentima za promatranje) od materije.

Prema modernim pretpostavkama, oba tamna bi trebala činiti 96% njegovog sadržaja.

Dakle, u stvari, čak i sam svemir nam je u velikoj mjeri nevidljiv, a da ne spominjemo da kada je riječ o njegovim granicama, znamo samo one koje su određene ljudskim promatranjem, a ne one koje bi bile njegove istinske krajnosti - ako postoje uopšte.

Nešto nas vuče zajedno sa cijelom galaksijom

Nevidljivost nekih stvari u svemiru može biti mučna, kao što je činjenica da se 100 susjednih galaksija neprestano kreće prema misterioznoj tački u svemiru poznatoj kao Veliki atraktor. Ovaj region je udaljen oko 220 miliona svetlosnih godina i naučnici ga nazivaju gravitacionom anomalijom. Vjeruje se da Veliki Atraktor ima masu od kvadriliona sunaca.

Počnimo s činjenicom da se širi. To se dešava još od Velikog praska, a trenutna brzina ovog procesa procjenjuje se na 2,2 miliona kilometara na sat. To znači da se naša galaksija i njena susjedna galaksija Andromeda također moraju kretati tom brzinom, zar ne? Ne baš.

70-ih godina kreirali smo detaljne karte svemira. Mikrovalna pozadina (CMB) Univerzuma i primetili smo da je jedna strana Mlečnog puta toplija od druge. Razlika je bila manja od stotinke stepena Celzijusa, ali nam je bila dovoljna da shvatimo da se krećemo brzinom od 600 km u sekundi prema sazviježđu Kentaur.

Nekoliko godina kasnije, otkrili smo da se ne samo mi, već i svi u krugu od sto miliona svjetlosnih godina od nas kreću u istom smjeru. Postoji samo jedna stvar koja može odoljeti širenju na tako velike udaljenosti, a to je gravitacija.

Andromeda se, na primjer, mora udaljiti od nas, ali za 4 milijarde godina mi ćemo se morati... sudariti s njom. Dovoljna masa može izdržati ekspanziju. U početku su naučnici mislili da je ova brzina posljedica naše lokacije na periferiji takozvanog Lokalnog superklastera.

Zašto nam je tako teško vidjeti ovog misterioznog Velikog Atraktora? Nažalost, ovo je naša vlastita galaksija, koja nam blokira pogled. Kroz pojas Mliječnog puta ne možemo vidjeti oko 20% svemira. Desilo se da on ide tačno tamo gde je Veliki Atraktor. Teoretski je moguće probiti ovaj veo rendgenskim i infracrvenim opažanjima, ali to ne daje jasnu sliku.

Uprkos ovim poteškoćama, ustanovljeno je da se u jednoj oblasti Velikog Atraktora, na udaljenosti od 150 miliona svetlosnih godina, nalazi galaktički Cluster Norma. Iza njega je još masivnije superjato, udaljeno 650 miliona svjetlosnih godina, sa masom od 10. galaksija, jedan od najvećih objekata u svemiru koji nam je poznat.

Dakle, naučnici sugerišu da je Veliki atraktor centar gravitacije mnogo superjata galaksija, uključujući i našu - ukupno oko 100 objekata, kao što je Mliječni put. Postoje i teorije da je to ogromna zbirka tamne energije ili područje velike gustine sa ogromnom gravitacionom privlačenjem.

Neki istraživači vjeruju da je ovo samo predokus konačnog ... kraja svemira. Velika depresija će značiti da će se svemir zgusnuti za nekoliko triliona godina, kada se ekspanzija uspori i počne preokrenuti. Vremenom bi to dovelo do supermasiva koji bi pojeo sve, uključujući i sebe.

Međutim, kako naučnici primjećuju, širenje svemira će na kraju pobijediti moć Velikog Atraktora. Naša brzina prema njemu je samo jedna petina brzine kojom se sve širi. Ogromna lokalna struktura Laniakee (2) čiji smo dio jednog dana će se morati raspršiti, kao i mnogi drugi kosmički entiteti.

Peta sila prirode

Nešto što ne možemo vidjeti, ali se u posljednje vrijeme ozbiljno sumnjalo je takozvani peti udar.

Otkriće onoga što se izvještava u medijima uključuje spekulacije o hipotetičkoj novoj čestici intrigantnog imena. X17može pomoći u objašnjenju misterije tamne materije i tamne energije.

Poznate su četiri interakcije: gravitacija, elektromagnetizam, jake i slabe atomske interakcije. Uticaj četiri poznate sile na materiju, od mikro-carstva atoma do kolosalnih razmera galaksija, dobro je dokumentovan i u većini slučajeva razumljiv. Međutim, kada uzmete u obzir da je otprilike 96% mase našeg svemira sastavljeno od nejasnih, neobjašnjivih stvari koje se nazivaju tamna materija i tamna energija, ne čudi što su naučnici dugo sumnjali da ove četiri interakcije ne predstavljaju sve u kosmosu. . nastavlja.

Pokušaj opisivanja nove sile čiji je autor tim na čelu Attila Krasnagorskaya (3), fizika na Institutu za nuklearna istraživanja (ATOMKI) Mađarske akademije nauka za koju smo čuli prošle jeseni nije bila prva indikacija da misteriozne sile postoje.

Isti naučnici su prvi put pisali o "petoj sili" 2016. godine, nakon što su sproveli eksperiment pretvaranja protona u izotope, koji su varijante hemijskih elemenata. Istraživači su gledali kako protoni pretvaraju izotop poznat kao litijum-7 u nestabilnu vrstu atoma nazvanu berilijum-8.

3. Prof. Atila Krasnahorkay (desno)

Kada se berilijum-8 raspada, formiraju se parovi elektrona i pozitrona, koji su se odbijali, uzrokujući da čestice izlete pod uglom. Tim je očekivao da će vidjeti korelaciju između svjetlosne energije emitirane tokom procesa raspadanja i uglova pod kojima se čestice razlijeću. Umjesto toga, elektroni i pozitroni su se skretali za 140 stepeni skoro sedam puta češće nego što su njihovi modeli predviđali, što je neočekivani rezultat.

“Sva naša znanja o vidljivom svijetu mogu se opisati korištenjem takozvanog Standardnog modela fizike čestica”, piše Krasnagorkay. “Međutim, ne sadrži čestice teže od elektrona i lakše od miona, koji je 207 puta teži od elektrona. Ako pronađemo novu česticu u gornjem prozoru mase, to bi ukazivalo na neku novu interakciju koja nije uključena u standardni model.”

Misteriozni objekat je nazvan X17 zbog njegove procenjene mase od 17 megaelektronvolti (MeV), što je oko 34 puta više od mase elektrona. Istraživači su posmatrali raspad tricijuma u helijum-4 i još jednom primetili čudno dijagonalno pražnjenje, što ukazuje na česticu mase od oko 17 MeV.

"Foton posreduje u elektromagnetnoj sili, gluon posreduje u jakoj, a W i Z bozoni posreduju u slaboj sili", objasnio je Krasnahorkai.

“Naša čestica X17 mora posredovati u novoj interakciji, petoj. Novi rezultat smanjuje vjerovatnoću da je prvi eksperiment bio samo slučajnost ili da su rezultati izazvali sistemsku grešku."

Tamna materija pod nogama

Iz velikog Univerzuma, iz nejasnog carstva zagonetki i misterija velike fizike, vratimo se na Zemlju. Ovdje se susrećemo sa prilično iznenađujućim problemom... sa sagledavanjem i preciznim prikazom svega što je unutra (4).

Prije nekoliko godina pisali smo u MT o misterija Zemljinog jezgrada je paradoks povezan sa njegovim stvaranjem i ne zna se tačno kakva je njegova priroda i struktura. Imamo metode kao što je testiranje sa seizmički talasi, također je uspio razviti model unutrašnje strukture Zemlje, za šta postoji naučna saglasnost.

međutim u poređenju sa udaljenim zvijezdama i galaksijama, na primjer, naše razumijevanje onoga što se nalazi pod našim nogama je slabo. Svemirske objekte, čak i one veoma udaljene, jednostavno vidimo. Isto se ne može reći za jezgro, slojeve omotača, pa čak ni za dublje slojeve zemljine kore..

Dostupna su samo najdirektnija istraživanja. Planinske doline otkrivaju stijene do nekoliko kilometara dubine. Najdublje istražne bušotine sežu do dubine od nešto više od 12 km.

Informacije o stenama i mineralima koji grade dublje daju ksenoliti, tj. fragmenti stijena izvađenih i odnesenih iz utrobe Zemlje kao rezultat vulkanskih procesa. Na osnovu njih petrolozi mogu odrediti sastav minerala do dubine od nekoliko stotina kilometara.

Radijus Zemlje je 6371 km, što nije lak put za sve naše "infiltratore". Zbog ogromnog pritiska i temperature koja dostiže oko 5 stepeni Celzijusa, teško je očekivati ​​da će najdublja unutrašnjost u dogledno vreme postati dostupna za direktno posmatranje.

Kako onda znamo šta znamo o strukturi Zemljine unutrašnjosti? Takve informacije daju seizmički talasi generisani potresima, tj. elastični talasi koji se šire u elastičnom mediju.

Ime su dobili po tome što nastaju udarcima. U elastičnom (planinskom) mediju mogu se širiti dvije vrste elastičnih (seizmičkih) valova: brži - uzdužni i sporiji - poprečni. Prve su oscilacije medija koje se javljaju duž pravca širenja talasa, dok se kod poprečnih oscilacija sredine dešavaju okomito na smer širenja talasa.

Prvo se snimaju longitudinalni valovi (lat. primae), a drugi poprečni valovi (lat. secundae), pa otuda i njihova tradicionalna oznaka u seizmologiji - longitudinalni valovi p i poprečni s. P-talasi su oko 1,73 puta brži od s.

Informacije koje pružaju seizmički talasi omogućavaju izgradnju modela unutrašnjosti Zemlje na osnovu elastičnih svojstava. Možemo definirati druga fizička svojstva na osnovu gravitaciono polje (gustina, pritisak), posmatranje magnetotelurske struje nastao u Zemljinom omotaču (distribucija električne provodljivosti) odn razlaganje Zemljinog toplotnog toka.

Petrološki sastav se može odrediti upoređivanjem sa laboratorijskim istraživanjima svojstava minerala i stijena u uvjetima visokih pritisaka i temperatura.

Zemlja zrači toplotu, a ne zna se odakle dolazi. Nedavno se pojavila nova teorija vezana za najneuhvatljivije elementarne čestice. Vjeruje se da priroda može dati važne tragove za misteriju topline koja zrači iz naše planete. neutrino - čestice izuzetno male mase - koje emituju radioaktivni procesi koji se odvijaju u utrobi Zemlje.

Glavni poznati izvori radioaktivnosti su nestabilni torij i kalij, kao što znamo iz uzoraka stijena do 200 km ispod površine zemlje. Šta leži dublje, već je nepoznato.

Znamo to geoneutrino one koje se emituju tokom raspada uranijuma imaju više energije od onih koje se emituju tokom raspada kalijuma. Dakle, mjerenjem energije geoneutrina možemo saznati iz kojeg radioaktivnog materijala potiču.

Nažalost, geoneutrine je veoma teško otkriti. Stoga je njihovo prvo promatranje 2003. godine zahtijevalo ogroman podzemni detektor napunjen cca. tona tečnosti. Ovi detektori mjere neutrine otkrivanjem sudara s atomima u tekućini.

Od tada su geoneutrini uočeni samo u jednom eksperimentu pomoću ove tehnologije (5). Oba mjerenja to pokazuju Otprilike polovina topline Zemlje od radioaktivnosti (20 teravata) može se objasniti raspadom uranijuma i torijuma. Izvor preostalih 50%... još se ne zna šta.

5. Model mapa intenziteta emisije geoneutrina na Zemlji - prognoze

U julu 2017. godine počela je izgradnja objekta, tzv DINAplaniran za završetak oko 2024. Objekat će se nalaziti skoro 1,5 km pod zemljom u nekadašnjem Homestacku u Južnoj Dakoti.

Naučnici planiraju koristiti DINU da odgovore na najvažnija pitanja moderne fizike pažljivim proučavanjem neutrina, jedne od najmanje razumljivih osnovnih čestica.

U avgustu 2017. međunarodni tim naučnika objavio je članak u časopisu Physical Review D u kojem predlaže prilično inovativnu upotrebu DUNE kao skenera za proučavanje unutrašnjosti Zemlje. Seizmičkim valovima i bušotinama dodala bi se nova metoda proučavanja unutrašnjosti planete, koja bi nam, možda, pokazala potpuno novu sliku o njoj. Međutim, ovo je za sada samo ideja.

Iz kosmičke tamne materije stigli smo do unutrašnjosti naše planete, za nas ništa manje mračne. a neprobojnost ovih stvari je zabrinjavajuća, ali ne toliko kao strepnja da ne vidimo sve objekte koji su relativno blizu Zemlje, posebno one koji su na putu sudara sa njom.

Međutim, ovo je nešto drugačija tema, o kojoj smo nedavno detaljno raspravljali u MT. Naša želja da razvijemo metode posmatranja u potpunosti je opravdana u svim kontekstima.