Affarijiet li bħalissa huma inviżibbli

L-affarijiet li x-xjenza taf u tara huma biss parti żgħira minn dak li probabbilment jeżisti. Naturalment, ix-xjenza u t-teknoloġija m'għandhomx jieħdu "viżjoni" litteralment. Għalkemm għajnejna ma jistgħux jarawhom, ix-xjenza ilha kapaċi "tara" affarijiet bħall-arja u l-ossiġnu li fiha, mewġ tar-radju, dawl ultravjola, radjazzjoni infra-aħmar u atomi.

Naraw ukoll f’ċertu sens antimaterjameta jinteraġixxi b'mod vjolenti ma 'materja ordinarja, u li ġeneralment hija problema aktar diffiċli, għaliex għalkemm rajna fl-effetti tal-interazzjoni, f'sens aktar olistiku bħala vibrazzjoni, kienet elużiva għalina sal-2015.

Madankollu, aħna xorta, f'ċertu sens, ma "naraw" il-gravità, għaliex għadna ma skoprejnax trasportatur wieħed ta' din l-interazzjoni (jiġifieri, per eżempju, partiċella ipotetika msejħa graviton). Hawn ta’ min isemmi li hemm xi analoġija bejn l-istorja tal-gravità u .

Naraw l-azzjoni ta 'dan tal-aħħar, iżda aħna ma josservawha direttament, ma nafux fiex tikkonsisti. Madankollu, hemm differenza fundamentali bejn dawn il-fenomeni "inviżibbli". Ħadd qatt ma ddubita l-gravità. Imma bil-materja skura (1) hija differenti.

Kif g enerġija skurali jingħad li fih saħansitra aktar minn materja skura. L-eżistenza tagħha ġiet ipotizzata bbażata fuq l-imġieba tal-Univers kollu kemm hu. Probabbilment se jkun saħansitra aktar diffiċli li "tara" mill-materja skura, jekk biss għax l-esperjenza komuni tagħna tgħallem li l-enerġija min-natura tagħha tibqa 'xi ħaġa inqas aċċessibbli għas-sensi (u għall-istrumenti ta' osservazzjoni) mill-materja.

Skont suppożizzjonijiet moderni, iż-żewġ skuri għandhom jagħmlu 96% tal-kontenut tiegħu.

Għalhekk, fil-fatt, anke l-Univers innifsu huwa fil-biċċa l-kbira inviżibbli għalina, biex ma nsemmux li meta niġu għal-limiti tiegħu, nafu biss dawk iddeterminati mill-osservazzjoni tal-bniedem, u mhux dawk li jkunu l-estremi veri tiegħu - jekk jeżistu f' kollha.

Xi ħaġa qed tiġbed magħna flimkien mal-Galaxy kollha

L-inviżibbiltà ta’ xi affarijiet fl-ispazju tista’ tkun ta’ ħżiena, bħall-fatt li 100 galassja ġirien qed jimxu kontinwament lejn punt misterjuż fl-univers magħruf bħala Attratur Kbir. Din iż-żona hija madwar 220 miljun sena dawl 'il bogħod, u x-xjenzati jsejħuha anomalija gravitazzjonali. Il-Kbir Attrattur huwa maħsub li għandu l-massa ta 'kwadriljuni ta' xemx.

Nibdew bil-fatt li qed tespandi. Dan ilu jiġri mill-Big Bang, u l-veloċità attwali ta’ dan il-proċess hija stmata għal 2,2 miljun km fis-siegħa. Dan ifisser li l-galaxie tagħna u l-galassja ġirien tagħha Andromeda għandhom ukoll ikunu miexja b'din il-veloċità, hux? Mhux ezatt.

Fis-snin 70 ħloqna mapep dettaljati tal-ispazju. Sfond Microwave (CMB) Univers u aħna ndunajna li naħa waħda tal-Mixja tal-Ħalib hija aktar sħuna mill-oħra. Id-differenza kienet inqas minn mija ta’ grad Celsius, imma kien biżżejjed biex nifhmu li konna nimxu b’veloċità ta’ 600 km fis-sekonda lejn il-kostellazzjoni ta’ Centaurus.

Ftit snin wara skoprejna li mhux biss aħna, imma kulħadd f’mitt miljun sena dawl minna kien qed jimxi fl-istess direzzjoni. Hemm ħaġa waħda biss li tista 'tirreżisti l-espansjoni fuq distanzi kbar bħal dawn, u dik hija l-gravità.

Andromeda, per eżempju, għandha titbiegħed minna, iżda f'4 biljun sena se jkollna... niħabbtu magħha. Massa suffiċjenti tista 'tirreżisti l-espansjoni. Għall-ewwel, ix-xjentisti ħasbu li din il-veloċità kienet dovuta għall-post tagħna fil-periferija tal-hekk imsejjaħ Supercluster Lokali.

Għala huwa daqshekk diffiċli għalina li naraw dan l- Attratur Kbir misterjuż? Sfortunatament, hija l-galaxie tagħna stess li qed timblokka l-fehma tagħna. Ma nistgħux naraw madwar 20% tal-Univers permezz taċ-ċinturin tal-Ħalib. Jiġri li jmur eżatt fejn hemm il-Kbir Attrattur. Huwa teoretikament possibbli li jippenetra dan il-velu b'osservazzjonijiet bir-raġġi X u infra-aħmar, iżda dan ma jipprovdix stampa ċara.

Minkejja dawn id-diffikultajiet, ġie determinat li f’reġjun wieħed tal-Kbir Attrattur, f’distanza ta’ 150 miljun sena dawl, hemm galattiku. Cluster Norma. Warajh hemm supercluster saħansitra aktar massiv, 650 miljun sena dawl 'il bogħod, li fih massa ta' 10 miljun sena dawl. galassji, wieħed mill-akbar oġġetti magħrufa magħna fl-Univers.

Għalhekk, ix-xjentisti jissuġġerixxu li l-Gran Attractor ċentru gravitazzjonali ħafna superclusters ta’ galaxies, inkluż tagħna – madwar 100 oġġett b’kollox, bħall-Mixja tal-Ħalib. Hemm ukoll teoriji li hija akkumulazzjoni enormi ta 'enerġija skura jew reġjun ta' densità għolja b'ġibda gravitazzjonali enormi.

Xi riċerkaturi jemmnu li din hija biss togħma minn qabel tal-aħħar... tmiem tal-Univers. Id-Depressjoni l-Kbira se tfisser tħaxxin tal-Univers fi ftit triljun sena, meta l-espansjoni tonqos u tibda terġa 'lura. Maż-żmien, dan kien iwassal għal wieħed supermassiv li jiekol kollox, inkluż innifsu.

Madankollu, kif jinnotaw ix-xjentisti, l-espansjoni tal-Univers fl-aħħar mill-aħħar se tegħleb il-forza tal-Kbir Attratur. Il-veloċità tagħna lejh hija biss wieħed minn ħamsa tal-veloċità li biha kollox qed jespandi. L-istruttura lokali enormi ta 'Laniakea (2), li aħna parti minnha, xi darba se jkollha tinħela, bħal ħafna entitajiet kożmiċi oħra.

Il-ħames forza tan-natura

Xi ħaġa li ma nistgħux naraw, iżda li l-eżistenza tagħha reċentement ġiet suspettata serjament, hija l-hekk imsejjaħ il-ħames strajk.

L-iskoperta, kif irrappurtat fil-midja, tinvolvi spekulazzjoni dwar partiċella ġdida ipotetika b'isem intriganti. X17jista’ jgħin jispjega l-misteru tal-materja skura u l-enerġija skura.

Hemm erba 'interazzjonijiet magħrufa: gravità, elettromanjetiżmu, interazzjonijiet atomiċi qawwija u dgħajfa. L-effetti tal-erba 'forzi magħrufa fuq il-materja, mill-mikro-renju tal-atomi sal-iskala kolossali tal-galassji, huma dokumentati sew u fil-biċċa l-kbira tal-każijiet spjegabbli. Madankollu, meta tqis li bejn wieħed u ieħor 96% tal-massa tal-Univers tagħna hija magħmula minn affarijiet oskurati u mhux spjegati msejħa materja skura u enerġija skura, mhux sorprendenti li x-xjentisti ilhom jissuspettaw li dawn l-erba’ forzi ma jirrappreżentawx dak kollu li hemm fl- il-kożmo. tkompli.

Tentattiv biex tiddeskrivi forza ġdida, li l-awtur tagħha huwa tim immexxi minn Attila Krasnagorskaya (3), il-fiżika fl-Istitut għar-Riċerka Nukleari (ATOMKI) tal-Akkademja tax-Xjenzi Ungeriża, li smajna dwar il-ħarifa li għaddiet, ma kinitx l-ewwel sinjal tal-eżistenza ta 'interazzjonijiet misterjużi.

L-istess xjenzati kitbu għall-ewwel darba dwar il-"ħames forza" fl-2016, wara li wettqu esperiment biex jikkonvertu protoni f'isotopi, li huma varjanti ta 'elementi kimiċi. Ir-riċerkaturi osservaw kif il-protoni bidlu iżotopju magħruf bħala litju-7 f’tip ta’ atomu instabbli msejjaħ berillju-8.

3. Prof. Attila Krasznahorkai (lemin)

Meta l-berillju-8 tmermer, ħoloq pari ta 'elettroni u positrons li jirripellaw lil xulxin, u b'hekk il-partiċelli jtiru 'l barra f'angolu. It-tim mistenni jara korrelazzjoni bejn l-enerġija tad-dawl emess matul il-proċess tat-tħassir u l-angoli li fihom il-partiċelli jtiru minn xulxin. Minflok, l-elettroni u l-pożitroni ddevjaw 140 grad kważi sebaʼ darbiet aktar spiss milli mbassru l-mudelli tagħhom—riżultat mhux mistenni.

"L-għarfien kollu tagħna tad-dinja viżibbli jista 'jiġi deskritt bl-użu tal-hekk imsejjaħ Mudell Standard tal-fiżika tal-partikuli," jikteb Krasnagorkai. “Madankollu, ma jipprovdi għall-ebda partiċelli itqal mill-elettron u eħfef mill-muon, li huwa 207 darbiet itqal mill-elettron. Jekk niskopru partiċella ġdida fit-tieqa tal-massa ta 'hawn fuq, tindika xi forza ġdida mhux inkluża fil-Mudell Standard."

L-oġġett misterjuż huwa msemmi X17 minħabba l-massa stmata tiegħu ta '17-il megaelectronvolt (MeV), li hija madwar 34 darba dik ta' elettron. Ir-riċerkaturi osservaw it-tħassir tat-tritju f'elju-4 u għal darb'oħra osservaw skariku djagonali stramba, li jindika partiċella b'massa ta 'madwar 17 MeV.

"Il-foton jimmedja l-forza elettromanjetika, il-gluon jimmedja l-forza qawwija, u l-bosons W u Z jimmedjaw il-forza dgħajfa," spjega Krasznahorkai.

“Il-partiċella tagħna X17 trid timmedja interazzjoni ġdida, il-ħames. Ir-riżultat il-ġdid inaqqas il-probabbiltà li l-ewwel esperiment kien sempliċiment koinċidenza jew li r-riżultati kkawżaw żball sistematiku."

Materja skura taħt is-saqajn

Mill-Univers il-kbir, mir-reġjun taċ-ċpar tal-misteri u l-misteri tal-fiżika kbira, ejjew nerġgħu lura lejn id-Dinja. Hawnhekk qed niffaċċjaw problema pjuttost sorprendenti... li naraw u nippinġu b'mod preċiż dak kollu li hemm ġewwa (4).

Bosta snin ilu ktibna f'MT dwar misteru tal-qalba tad-dinjali hemm paradoss assoċjat mal-ħolqien tiegħu u mhux magħruf eżatt x’inhuma n-natura u l-istruttura tiegħu. Għandna metodi bħall-ittestjar bil mewġ sismiku, irnexxielha wkoll tiżviluppa mudell tal-istruttura interna tad-Dinja, li għaliha hemm qbil xjentifiku.

madankollu Meta mqabbel maʼ stilel u galassji imbiegħda, pereżempju, il-fehim tagħna taʼ dak li jinsab taħt saqajna huwa fqir. Aħna sempliċiment naraw oġġetti spazjali, anke dawk imbiegħda ħafna. L-istess ma jistax jingħad għall-qalba, is-saffi tal-mantell, jew saħansitra saffi aktar fil-fond tal-qoxra tad-dinja..

L-aktar studji diretti biss huma disponibbli. Il-widien tal-muntanji jesponu blat sa diversi kilometri fond. Il-bjar ta' esplorazzjoni l-aktar fondi jestendu sa fond ta' ftit aktar minn 12-il km.

Informazzjoni dwar blat u minerali li jibnu oħrajn aktar fil-fond hija pprovduta minn xenoliti, i.e. frammenti ta 'blat imqatta' u mġarrba mill-imsaren tad-Dinja bħala riżultat ta 'proċessi vulkaniċi. Ibbażat fuqhom, il-petroloġi jistgħu jiddeterminaw il-kompożizzjoni tal-minerali sa fond ta 'diversi mijiet ta' kilometri.

Ir-raġġ tad-Dinja huwa 6371 km, li jirriżulta li huwa triq diffiċli għall-"penetraturi" kollha tagħna. Minħabba l-pressjoni enormi u t-temperaturi li jilħqu madwar 5 gradi Celsius, huwa diffiċli li wieħed jistenna li l-aktar fond se jsiru aċċessibbli għall-osservazzjoni diretta fil-futur qrib.

Allura kif tgħallimna dak li nafu dwar l-istruttura ta 'ġewwa tad-Dinja? Tali informazzjoni hija pprovduta minn mewġ sismiku ġġenerat minn terremoti, i.e. mewġ elastiku li jippropaga f'medju elastiku.

Huma jieħdu isimhom minħabba li huma ġġenerati mill-impatti. Żewġ tipi ta 'mewġ elastiku (sismiċi) jistgħu jinfirxu f'medja elastika (blat): aktar mgħaġġla - lonġitudinali u aktar bil-mod - trasversali. L-ewwel huma vibrazzjonijiet tal-medju li jseħħu tul id-direzzjoni tal-propagazzjoni tal-mewġ, filwaqt li fil-vibrazzjonijiet trasversali tal-medju jseħħu perpendikolari għad-direzzjoni tal-propagazzjoni tal-mewġ.

Mewġ lonġitudinali huma rreġistrati l-ewwel (Latin primae), u mewġ trasversali huma rreġistrati t-tieni (Latin secundae), għalhekk l-immarkar tradizzjonali tagħhom fis-sismoloġija - mewġ lonġitudinali p u mewġ trasversali s. Il-mewġ P huma madwar 1,73 darbiet aktar mgħaġġla mill-mewġ s.

L-informazzjoni pprovduta mill-mewġ sismiku tippermetti li wieħed jibni mudell ta 'ġewwa tad-Dinja bbażat fuq proprjetajiet elastiċi. Nistgħu niddeterminaw proprjetajiet fiżiċi oħra bbażati fuq kamp gravitazzjonali (densità, pressjoni), osservazzjoni kurrenti manjetotelluriċi iġġenerat fil-mantell tad-Dinja (distribuzzjoni tal-konduttività elettrika) jew dekompożizzjoni tal-fluss tas-sħana tad-Dinja.

Il-kompożizzjoni petroloġika tista 'tiġi ddeterminata abbażi ta' tqabbil ma 'studji tal-laboratorju tal-proprjetajiet ta' minerali u blat taħt kundizzjonijiet ta 'pressjoni għolja u temperatura.

Id-dinja tirradja s-sħana, u mhux magħruf minn fejn ġejja. Riċentement, ħarġet teorija ġdida relatata mal-partiċelli elementari l-aktar elużivi. Huwa maħsub li ħjiel importanti għall-misteru tas-sħana li tirradja minn ġewwa l-pjaneta tagħna jistgħu jiġu pprovduti min-natura. newtrino – partiċelli ta’ massa estremament baxxa – emessi minn proċessi radjuattivi li jseħħu fl-imsaren tad-Dinja.

Is-sorsi ewlenin magħrufa ta’ radjuattività huma t-torju instabbli u l-potassju – kif nafu minn kampjuni ta’ blat sa 200 km taħt il-wiċċ tad-dinja. Dak li jinsab aktar fil-fond m'għadux magħruf.

Aħna nafu dan ġenewtrino dawk emessi waqt it-tħassir tal-uranju għandhom enerġija akbar minn dawk emessi waqt it-tħassir tal-potassju. Għalhekk, billi nkejlu l-enerġija tal-ġenewtrinos, nistgħu nsibu minn liema materjal radjuattiv jiġu.

Sfortunatament, geoneutrinos huma diffiċli ħafna biex jinstabu. Għalhekk, l-ewwel osservazzjoni tagħhom fl-2003 kienet teħtieġ ditekter enormi taħt l-art mimli b’madwar. tunnellati ta’ likwidu. Dawn l-intraċċar ikejlu n-newtrinos billi jiskopru ħabtiet ma 'atomi f'likwidu.

Minn dakinhar, ġenewtrinos ġew osservati biss f'esperiment wieħed bl-użu ta 'teknoloġija simili (5). Iż-żewġ kejl juru dan Madwar nofs is-sħana tad-Dinja mir-radjuattività (20 terawatts) tista 'tiġi attribwita għat-tħassir tal-uranju u t-torju. Is-sors tal-50% li jifdal... għadu mhux magħruf xiex.

5. Mappa mudell tal-intensità tal-emissjonijiet tal-ġenewtrini fid-Dinja - tbassir

F'Lulju 2017, bdiet il-kostruzzjoni fuq il-bini, magħruf ukoll bħala DUNAskedat biex jitlesta madwar l-2024. Il-faċilità se tkun tinsab kważi 1,5 km taħt l-art fl-ex Homestack, South Dakota.

Ix-xjentisti jippjanaw li jużaw DUNE biex iwieġbu l-iktar mistoqsijiet importanti fil-fiżika moderna billi jistudjaw bir-reqqa n-newtrinos, waħda mill-partiċelli fundamentali l-inqas mifhuma.

F'Awwissu 2017, tim internazzjonali ta 'xjentisti ippubblika dokument fil-ġurnal Physical Review D li ppropona użu pjuttost innovattiv ta' DUNE bħala skaner biex tistudja l-intern tad-Dinja. Minbarra l-mewġ sismiku u l-bjar, jiġi miżjud metodu ġdid għall-istudju ta 'ġewwa tal-pjaneta, li, forsi, jurina stampa kompletament ġdida tagħha. Madankollu, din hija biss idea għalissa.

Mill-materja skura kożmika wasalna fl-intern tal-pjaneta tagħna, li mhux inqas mudlama għalina. u l-opaċità ta 'dawn l-affarijiet hija skonċertanti, iżda mhux daqs l-inkwiet li ma nistgħux naraw l-oġġetti kollha li huma relattivament qrib id-Dinja, speċjalment dawk li jkunu fuq ħabta magħha.

Madankollu, dan huwa suġġett kemmxejn differenti, li reċentement iddiskutejna fid-dettall f'MT. Ix-xewqa tagħna li niżviluppaw metodi ta' osservazzjoni hija ġġustifikata bis-sħiħ fil-kuntesti kollha.