Lietas, kas šobrīd ir neredzamas
Lietas, ko zinātne zina un redz, ir tikai neliela daļa no tā, kas, iespējams, pastāv. Protams, zinātnei un tehnoloģijai nevajadzētu uztvert "vīziju" burtiski. Lai gan mūsu acis tos neredz, zinātne jau sen ir spējusi "redzēt" tādas lietas kā gaiss un tajā esošais skābekli, radioviļņus, ultravioleto gaismu, infrasarkano starojumu un atomus.
Mēs arī redzam savā ziņā antimatērijakad tas vardarbīgi mijiedarbojas ar parasto matēriju, un tā kopumā ir sarežģītāka problēma, jo, lai gan mēs to redzējām mijiedarbības efektos, holistiskākā nozīmē kā vibrācijas, līdz 2015. gadam tā mums bija nenotverama.
Tomēr mēs joprojām savā ziņā "neredzam" gravitāciju, jo vēl neesam atklājuši nevienu šīs mijiedarbības nesēju (t.i., hipotētisku daļiņu, ko sauc par gravitons). Šeit ir vērts pieminēt, ka pastāv zināma līdzība starp gravitācijas vēsturi un .
Mēs redzam pēdējās darbību, bet mēs to tieši nenovērojam, mēs nezinām, no kā tā sastāv. Tomēr starp šīm "neredzamajām" parādībām ir būtiska atšķirība. Neviens nekad nav apšaubījis gravitāciju. Bet ar tumšo vielu (1) ir savādāk.
Kā g tumšā enerģijakurā esot pat vairāk par tumšo vielu. Tā esamība tika secināta kā hipotēze, kas balstīta uz Visuma uzvedību kopumā. To "redzēt", visticamāk, ir vēl grūtāk nekā tumšo matēriju, kaut vai tāpēc, ka mūsu kopējā pieredze mums māca, ka enerģija pēc savas būtības joprojām ir kaut kas mazāk pieejams maņām (un novērošanas instrumentiem) nekā matērija.
Saskaņā ar mūsdienu pieņēmumiem, abiem tumšajiem vajadzētu veidot 96% no tā satura.
Tātad patiesībā pat pats Visums mums lielā mērā ir neredzams, nemaz nerunājot par to, ka, runājot par tā robežām, mēs zinām tikai tos, kurus nosaka cilvēka novērojumi, nevis tos, kas būtu tā patiesās galējības - ja tādas pastāv. pavisam.
Kaut kas mūs velk kopā ar visu galaktiku
Dažu lietu neredzamība kosmosā var būt mokoša, piemēram, tas, ka 100 blakus esošās galaktikas nepārtraukti virzās uz noslēpumainu Visuma punktu, kas pazīstams kā Lielisks atraktors. Šis reģions atrodas aptuveni 220 miljonu gaismas gadu attālumā, un zinātnieki to sauc par gravitācijas anomāliju. Tiek uzskatīts, ka Lielajam pievilcējam ir kvadriljonu saules masa.
Sāksim ar to, ka tas paplašinās. Tas notiek kopš Lielā sprādziena, un pašreizējais šī procesa ātrums tiek lēsts 2,2 miljonu kilometru stundā. Tas nozīmē, ka mūsu galaktikai un tai blakus esošajai Andromedas galaktikai arī jāpārvietojas ar šādu ātrumu, vai ne? Ne īsti.
70. gados mēs izveidojām detalizētas kosmosa kartes. Mikroviļņu fons (CMB) Visums un mēs pamanījām, ka viena Piena ceļa puse ir siltāka par otru. Atšķirība bija nepilna simtdaļa pēc Celsija, taču ar to pietika, lai saprastu, ka virzāmies ar ātrumu 600 km sekundē Kentaura zvaigznāja virzienā.
Dažus gadus vēlāk mēs atklājām, ka ne tikai mēs, bet arī visi simts miljonu gaismas gadu attālumā no mums virzāmies tajā pašā virzienā. Ir tikai viena lieta, kas var pretoties paplašināšanai tik lielos attālumos, un tā ir gravitācija.
Andromedai, piemēram, ir jāatkāpjas no mums, bet pēc 4 miljardiem gadu mums būs ... ar viņu jāsaduras. Pietiekama masa var izturēt izplešanos. Sākumā zinātnieki domāja, ka šis ātrums ir saistīts ar mūsu atrašanās vietu tā sauktās vietējās superkopas nomalē.
Kāpēc mums ir tik grūti ieraudzīt šo noslēpumaino Lielo pievilcību? Diemžēl šī ir mūsu pašu galaktika, kas bloķē mūsu skatu. Caur Piena ceļa joslu mēs nevaram redzēt apmēram 20% no Visuma. Sagadījies, ka viņš dodas tieši tur, kur atrodas Lielais Pievilcējs. Teorētiski ir iespējams caurdurt šo plīvuru ar rentgenstaru un infrasarkano staru novērojumiem, taču tas nedod skaidru priekšstatu.
Neraugoties uz šīm grūtībām, tika konstatēts, ka vienā Lielā pievilkšanas reģionā 150 miljonu gaismas gadu attālumā atrodas galaktika. Klasteris Norma. Aiz tā atrodas vēl masīvāks superkops, kas atrodas 650 miljonu gaismas gadu attālumā un satur 10 XNUMX masu. galaktika, viens no lielākajiem mums zināmajiem objektiem Visumā.
Tātad zinātnieki ierosina, ka Lielais pievilcējs smaguma centrs daudzas galaktiku superkopas, arī mūsējās – kopā aptuveni 100 objekti, piemēram, Piena ceļš. Ir arī teorijas, ka tā ir milzīga tumšās enerģijas kolekcija vai augsta blīvuma zona ar milzīgu gravitācijas spēku.
Daži pētnieki uzskata, ka tā ir tikai priekšnojauta par pēdējo... Visuma galu. Lielā depresija nozīmēs, ka Visums sabiezēsies dažu triljonu gadu laikā, kad izplešanās palēnināsies un sāks mainīties. Laika gaitā tas novestu pie supermasīva, kas apēstu visu, ieskaitot sevi.
Tomēr, kā atzīmē zinātnieki, Visuma paplašināšanās galu galā uzvarēs Lielā Pievilcēja spēku. Mūsu ātrums uz to ir tikai viena piektā daļa no ātruma, ar kādu viss izplešas. Laniakea (2) plašā lokālā struktūra, kuras daļa esam mēs, kādu dienu būs jāizkliedē, tāpat kā daudzas citas kosmiskās būtnes.
Piektais dabas spēks
Kaut kas, ko mēs nevaram redzēt, bet par ko ir nopietnas aizdomas par vēlu, ir tā sauktā piektā ietekme.
Plašsaziņas līdzekļos ziņotā atklāšana ir saistīta ar spekulācijām par hipotētisku jaunu daļiņu ar intriģējošu nosaukumu. X17var palīdzēt izskaidrot tumšās matērijas un tumšās enerģijas noslēpumu.
Ir zināmas četras mijiedarbības: gravitācija, elektromagnētisms, spēcīga un vāja atomu mijiedarbība. Četru zināmo spēku ietekme uz vielu, sākot no atomu mikrosfēras līdz galaktiku kolosālajam mērogam, ir labi dokumentēta un vairumā gadījumu saprotama. Tomēr, ja ņem vērā, ka aptuveni 96% no mūsu Visuma masas veido neskaidras, neizskaidrojamas lietas, ko sauc par tumšo matēriju un tumšo enerģiju, nav pārsteigums, ka zinātniekiem jau sen ir aizdomas, ka šie četri spēki neatspoguļo visu kosmosā. . turpinās.
Mēģinājums aprakstīt jaunu spēku, kura autors ir komanda, kuru vada Attila Krasnagorska (3), Ungārijas Zinātņu akadēmijas Kodolpētījumu institūta (ATOMKI) fizika, par kuru mēs dzirdējām pagājušajā rudenī, nebija pirmā pazīme, ka pastāv noslēpumaini spēki.
Tie paši zinātnieki pirmo reizi rakstīja par "piekto spēku" 2016. gadā pēc eksperimenta, lai pārvērstu protonus par izotopiem, kas ir ķīmisko elementu varianti. Pētnieki vēroja, kā protoni izotopu, kas pazīstams kā litijs-7, pārvērš par nestabilu atoma veidu, ko sauc par beriliju-8.
3. Prof. Attila Krasnahorkajs (pa labi)
Berilijam-8 sadaloties, izveidojās elektronu un pozitronu pāri, kas atgrūda viens otru, izraisot daļiņu izlidošanu leņķī. Komanda paredzēja saskatīt korelāciju starp gaismas enerģiju, kas izstaro sabrukšanas procesa laikā, un leņķiem, kuros daļiņas izlido. Tā vietā elektroni un pozitroni tika novirzīti par 140 grādiem gandrīz septiņas reizes biežāk, nekā prognozēja to modeļi, kas bija negaidīts rezultāts.
"Visas mūsu zināšanas par redzamo pasauli var aprakstīt, izmantojot tā saukto daļiņu fizikas standarta modeli," raksta Krasnagorkajs. "Tomēr tas neparedz daļiņas, kas būtu smagākas par elektronu un vieglākas par mionu, kas ir 207 reizes smagāks par elektronu. Ja mēs atrodam jaunu daļiņu iepriekš minētajā masas logā, tas norādītu uz kādu jaunu mijiedarbību, kas nav iekļauta standarta modelī.
Noslēpumainais objekts ir nosaukts X17, jo tā aptuvenā masa ir 17 megaelektronvolti (MeV), kas ir aptuveni 34 reizes lielāka par elektronu. Pētnieki vēroja tritija sabrukšanu hēlijā-4 un vēlreiz novēroja dīvainu diagonālu izlādi, kas liecināja par daļiņu ar masu aptuveni 17 MeV.
"Fotons ir starpnieks elektromagnētiskajā spēkā, gluons ir spēcīgā spēka starpnieks, un W un Z bozoni ir starpnieki ar vājo spēku," skaidroja Krasnahorkai.
"Mūsu daļiņai X17 ir jābūt starpniekam jaunai mijiedarbībai, piektajai. Jaunais rezultāts samazina iespējamību, ka pirmais eksperiments bija tikai sakritība vai ka rezultāti izraisīja sistēmas kļūdu."
Tumšā viela zem kājām
No lielā Visuma, no neskaidrās mīklu un lielās fizikas noslēpumu valstības, atgriezīsimies uz Zemi. Mēs šeit saskaramies ar diezgan pārsteidzošu problēmu... ar visu, kas ir iekšā, saskatīšanu un precīzu attēlošanu (4).
Pirms dažiem gadiem mēs rakstījām MT par Zemes kodola noslēpumska paradokss ir saistīts ar tā radīšanu un nav precīzi zināms, kāda ir tā būtība un struktūra. Mums ir tādas metodes kā testēšana ar seismiskie viļņi, izdevās arī izstrādāt Zemes iekšējās uzbūves modeli, par ko pastāv zinātniska vienošanās.
tomēr salīdzinot, piemēram, ar tālām zvaigznēm un galaktikām, mūsu izpratne par to, kas atrodas zem mūsu kājām, ir vāja. Kosmosa objektus, pat ļoti tālus, mēs vienkārši redzam. To nevar teikt par kodolu, mantijas slāņiem vai pat dziļākiem zemes garozas slāņiem..
Ir pieejami tikai vistiešākie pētījumi. Kalnu ielejas atklāj akmeņus līdz pat vairāku kilometru dziļumam. Dziļākās izpētes akas sniedzas tikai nedaudz vairāk par 12 km.
Informāciju par iežiem un minerāliem, kas veido dziļākus, sniedz ksenolīti, t.i. iežu fragmenti, kas vulkānisko procesu rezultātā tika izplēsti un aiznesti no Zemes zarnām. Pamatojoties uz tiem, petrologi var noteikt derīgo izrakteņu sastāvu vairāku simtu kilometru dziļumā.
Zemes rādiuss ir 6371 km, kas nav viegls ceļš visiem mūsu "iefiltrētājiem". Milzīgā spiediena un temperatūras, kas sasniedz aptuveni 5 grādus pēc Celsija, dēļ ir grūti sagaidīt, ka pārskatāmā nākotnē tiešai novērošanai kļūs pieejams dziļākais iekšpuse.
Tātad, kā mēs zinām, ko mēs zinām par Zemes iekšējo struktūru? Šādu informāciju sniedz seismiskie viļņi, ko rada zemestrīces, t.i. elastīgie viļņi, kas izplatās elastīgā vidē.
Viņi ieguva savu nosaukumu no tā, ka tos rada sitieni. Elastīgā (kalnainā) vidē var izplatīties divu veidu elastīgie (seismiskie) viļņi: ātrāk - gareniski un lēnāk - šķērsvirzienā. Pirmās ir vides svārstības, kas notiek pa viļņu izplatīšanās virzienu, savukārt vides šķērssvārstībās tās notiek perpendikulāri viļņu izplatīšanās virzienam.
Vispirms tiek reģistrēti garenviļņi (lat. primae), bet šķērsviļņi tiek reģistrēti otrie (lat. secundae), tādēļ to tradicionālais apzīmējums seismoloģijā - garenviļņi p un šķērsviļņi s. P-viļņi ir aptuveni 1,73 reizes ātrāki nekā s.
Seismisko viļņu sniegtā informācija ļauj izveidot Zemes interjera modeli, pamatojoties uz elastīgajām īpašībām. Mēs varam definēt citas fizikālās īpašības, pamatojoties uz gravitācijas lauks (blīvums, spiediens), novērojums magnetoteluriskās strāvas kas rodas Zemes apvalkā (elektriskās vadītspējas sadalījums) vai Zemes siltuma plūsmas sadalīšanās.
Petroloģisko sastāvu var noteikt, salīdzinot ar laboratoriskiem minerālu un iežu īpašību pētījumiem augsta spiediena un temperatūras apstākļos.
Zeme izstaro siltumu, un nav zināms, no kurienes tas nāk. Nesen ir parādījusies jauna teorija, kas saistīta ar visnetveramākajām elementārdaļiņām. Tiek uzskatīts, ka svarīgas norādes uz mūsu planētas izstarotā siltuma noslēpumu var sniegt daba. neitrīno - ārkārtīgi mazas masas daļiņas, ko izdala radioaktīvie procesi, kas notiek Zemes zarnās.
Galvenie zināmie radioaktivitātes avoti ir nestabilais torijs un kālijs, kā zināms no iežu paraugiem līdz 200 km zem zemes virsmas. Kas slēpjas dziļāk, jau nav zināms.
Mēs to zinām ģeoneutrīno tiem, kas emitēti urāna sabrukšanas laikā, ir vairāk enerģijas nekā tiem, kas emitēti kālija sabrukšanas laikā. Tādējādi, izmērot ģeoneutrino enerģiju, mēs varam noskaidrot, no kāda radioaktīvā materiāla tie nāk.
Diemžēl ģeoneitrīnus ir ļoti grūti noteikt. Tāpēc viņu pirmajam novērojumam 2003. gadā bija nepieciešams milzīgs pazemes detektors, kas piepildīts ar apm. tonnas šķidruma. Šie detektori mēra neitrīnus, atklājot sadursmes ar atomiem šķidrumā.
Kopš tā laika ģeoneutrīni ir novēroti tikai vienā eksperimentā, izmantojot šo tehnoloģiju (5). Abi mērījumi to parāda Apmēram pusi no Zemes siltuma no radioaktivitātes (20 teravavati) var izskaidrot ar urāna un torija sabrukšanu. Atlikušo 50% avots... pagaidām nav zināms, kas.
5. Ģeotitrīno emisiju intensitātes uz Zemes modeļa karte - prognozes
2017. gada jūlijā sākās ēkas, kas pazīstama arī kā, celtniecība DUNEplānots pabeigt ap 2024. gadu. Objekts atradīsies gandrīz 1,5 km pazemē bijušajā Homestack, Dienviddakotā.
Zinātnieki plāno izmantot DUNE, lai atbildētu uz svarīgākajiem mūsdienu fizikas jautājumiem, rūpīgi pētot neitrīnus, vienu no vismazāk saprotamajām fundamentālajām daļiņām.
2017. gada augustā starptautiska zinātnieku grupa publicēja rakstu žurnālā Physical Review D, kurā tika piedāvāts diezgan novatorisks DUNE izmantot kā skeneri, lai pētītu Zemes iekšpusi. Seismiskajiem viļņiem un urbumiem tiktu pievienota jauna metode planētas interjera izpētei, kas, iespējams, parādītu mums pilnīgi jaunu priekšstatu par to. Tomēr tā pagaidām ir tikai ideja.
No kosmiskās tumšās matērijas mēs nokļuvām mūsu planētas iekšienē, kas mums ir ne mazāk tumša. un šo lietu necaurredzamība ir satraucoša, bet ne tik daudz kā satraukums, ka mēs neredzam visus objektus, kas atrodas salīdzinoši tuvu Zemei, īpaši tos, kas atrodas sadursmes ceļā ar to.
Tomēr šī ir nedaudz cita tēma, ko mēs nesen detalizēti apspriedām MT. Mūsu vēlme izstrādāt novērošanas metodes ir pilnībā pamatota visos kontekstos.
