Dinge wat tans onsigbaar is

Die dinge wat die wetenskap weet en sien, is slegs 'n klein deel van wat waarskynlik bestaan. Natuurlik moet wetenskap en tegnologie nie “visie” letterlik opneem nie. Alhoewel ons oë dit nie kan sien nie, is die wetenskap lank reeds in staat om dinge soos lug en die suurstof wat dit bevat, radiogolwe, ultravioletlig, infrarooi straling en atome te "sien".

Ons sien ook in 'n sekere sin antimateriewanneer dit gewelddadig in wisselwerking tree met gewone materie, en dit is oor die algemeen 'n moeiliker probleem, want hoewel ons dit in die uitwerking van interaksie, in 'n meer holistiese sin, as vibrasies gesien het, was dit vir ons tot 2015 ontwykend.

Ons "sien" egter steeds nie swaartekrag in 'n sekere sin nie, want ons het nog nie 'n enkele draer van hierdie interaksie ontdek nie (d.w.s. byvoorbeeld 'n hipotetiese deeltjie genaamd graviton). Dit is die moeite werd om hier te noem dat daar 'n mate van analogie is tussen die geskiedenis van swaartekrag en .

Ons sien die optrede van laasgenoemde, maar ons neem dit nie direk waar nie, ons weet nie waaruit dit bestaan ​​nie. Daar is egter 'n fundamentele verskil tussen hierdie "onsigbare" verskynsels. Niemand het ooit swaartekrag bevraagteken nie. Maar met donker materie (1) is dit anders.

Hoe g donker energiewat na bewering selfs meer as donker materie bevat. Die bestaan ​​daarvan is afgelei as 'n hipotese gebaseer op die gedrag van die heelal as 'n geheel. Om dit te “sien” sal waarskynlik selfs moeiliker wees as donker materie, al is dit net omdat ons gemeenskaplike ervaring ons leer dat energie, uit die aard daarvan, iets minder toeganklik vir die sintuie (en instrumente van waarneming) bly as materie.

Volgens moderne aannames behoort beide donker 96% van die inhoud daarvan uit te maak.

So, om die waarheid te sê, selfs die heelal self is grootliks onsigbaar vir ons, om nie te praat dat wanneer dit by sy grense kom, ons net dié ken wat deur menslike waarneming bepaal word, en nie dié wat sy ware uiterstes sou wees nie – as hulle bestaan enigsins.

Iets trek ons ​​saam met die hele sterrestelsel

Die onsigbaarheid van sommige dinge in die ruimte kan ontstellend wees, soos die feit dat 100 naburige sterrestelsels voortdurend beweeg na 'n geheimsinnige punt in die heelal bekend as Groot aantrekkingskrag. Hierdie streek is ongeveer 220 miljoen ligjare weg en wetenskaplikes noem dit 'n gravitasie-anomalie. Daar word geglo dat die Groot Aantrekker 'n massa van kwadrilljoene sonne het.

Kom ons begin met die feit dat dit uitbrei. Dit gebeur sedert die Oerknal, en die huidige spoed van hierdie proses word op 2,2 miljoen kilometer per uur geraam. Dit beteken dat ons sterrestelsel en sy naburige Andromeda-sterrestelsel ook teen daardie spoed moet beweeg, nie waar nie? Nie regtig nie.

In die 70's het ons gedetailleerde kaarte van die buitenste ruimte geskep. Mikrogolf agtergrond (CMB) Heelal en ons het opgemerk dat die een kant van die Melkweg warmer is as die ander. Die verskil was minder as 'n honderdste van 'n graad Celsius, maar dit was genoeg vir ons om te verstaan ​​dat ons teen 'n spoed van 600 km per sekonde na die sterrebeeld Centaurus beweeg.

'n Paar jaar later het ons ontdek dat nie net ons nie, maar almal binne 'n honderd miljoen ligjare van ons af in dieselfde rigting beweeg. Daar is net een ding wat uitbreiding oor sulke groot afstande kan weerstaan, en dit is swaartekrag.

Andromeda moet byvoorbeeld van ons af wegbeweeg, maar oor 4 biljoen jaar sal ons ... met haar moet bots. Voldoende massa kan uitsetting weerstaan. Aanvanklik het wetenskaplikes gedink dat hierdie spoed toe te skryf is aan ons ligging aan die buitewyke van die sogenaamde Plaaslike Supercluster.

Hoekom is dit so moeilik vir ons om hierdie geheimsinnige Groot Aantrekker te sien? Ongelukkig is dit ons eie sterrestelsel, wat ons uitsig blokkeer. Deur die gordel van die Melkweg kan ons nie sowat 20% van die heelal sien nie. Dit gebeur net so dat hy gaan presies waar die Groot Aantrekker is. Dit is teoreties moontlik om hierdie sluier met X-straal en infrarooi waarnemings deur te dring, maar dit gee nie 'n duidelike prentjie nie.

Ten spyte van hierdie probleme is daar gevind dat daar in een streek van die Groot Aantrekker, op 'n afstand van 150 miljoen ligjare, 'n sterrestelsel is Cluster Norma. Agter dit is 'n selfs meer massiewe superswerm, 650 miljoen ligjare weg, wat 'n massa van 10 XNUMX bevat. sterrestelsel, een van die grootste voorwerpe in die heelal wat aan ons bekend is.

So, wetenskaplikes stel voor dat die Groot Aantrekker swaartekrag sentrum baie superswerms van sterrestelsels, insluitend ons s'n - ongeveer 100 voorwerpe in totaal, soos die Melkweg. Daar is ook teorieë dat dit 'n groot versameling donker energie of 'n hoë digtheid gebied met 'n groot gravitasie trek is.

Sommige navorsers glo dat dit net 'n voorsmakie is van die finale ... einde van die heelal. Die Groot Depressie sal beteken dat die heelal oor 'n paar triljoen jaar sal verdik, wanneer die uitbreiding verlangsaam en begin omkeer. Met verloop van tyd sal dit lei tot 'n supermassief wat alles, insluitend homself, sal eet.

Soos wetenskaplikes egter opmerk, sal die uitbreiding van die Heelal uiteindelik die krag van die Groot Aantrekker verslaan. Ons spoed daarheen is net een vyfde van die spoed waarteen alles uitbrei. Die groot plaaslike struktuur van Laniakea (2) waarvan ons deel is, sal eendag moet verdwyn, net soos baie ander kosmiese entiteite.

Die vyfde natuurkrag

Iets wat ons nie kan sien nie, maar wat die afgelope tyd ernstig vermoed is, is die sogenaamde vyfde impak.

Die ontdekking van wat in die media berig word, behels spekulasie oor 'n hipotetiese nuwe deeltjie met 'n intrige naam. X17kan help om die misterie van donker materie en donker energie te verduidelik.

Vier interaksies is bekend: swaartekrag, elektromagnetisme, sterk en swak atoominteraksies. Die uitwerking van die vier bekende kragte op materie, van die mikro-ryk van atome tot die kolossale skaal van sterrestelsels, is goed gedokumenteer en in die meeste gevalle verstaanbaar. As jy egter in ag neem dat ongeveer 96% van die massa van ons heelal bestaan ​​uit obskure, onverklaarbare dinge wat donker materie en donker energie genoem word, is dit geen verrassing dat wetenskaplikes lankal vermoed dat hierdie vier interaksies nie alles in die kosmos verteenwoordig nie. . gaan voort.

'n Poging om 'n nuwe krag te beskryf, waarvan die skrywer 'n span is onder leiding van Attila Krasnagorskaya (3), die fisika by die Instituut vir Kernnavorsing (ATOMKI) van die Hongaarse Akademie vir Wetenskappe, waarvan ons verlede herfs gehoor het, was nie die eerste aanduiding van die bestaan ​​van geheimsinnige interaksies nie.

Dieselfde wetenskaplikes het die eerste keer in 2016 oor die "vyfde krag" geskryf, nadat hulle 'n eksperiment uitgevoer het om protone in isotope te verander, wat variante van chemiese elemente is. Die navorsers het gekyk hoe protone 'n isotoop bekend as litium-7 verander in 'n onstabiele tipe atoom genaamd berillium-8.

3. Prof. Attila Krasnohorkai (regs)

Toe berillium-8 verval het, is pare elektrone en positrone gevorm, wat mekaar afgestoot het, wat veroorsaak het dat die deeltjies teen 'n hoek uitvlieg. Die span het verwag om 'n korrelasie te sien tussen die ligenergie wat tydens die vervalproses uitgestraal word en die hoeke waarteen die deeltjies uitmekaar vlieg. In plaas daarvan is elektrone en positrone byna sewe keer meer 140 grade afgebuig as wat hul modelle voorspel het, 'n onverwagte resultaat.

"Al ons kennis oor die sigbare wêreld kan beskryf word deur die sogenaamde Standaardmodel van deeltjiefisika te gebruik," skryf Krasnagorkay. “Dit maak egter nie voorsiening vir enige deeltjies swaarder as 'n elektron en ligter as 'n muon, wat 207 keer swaarder as 'n elektron is nie. As ons 'n nuwe deeltjie in die massavenster hierbo vind, sal dit 'n nuwe interaksie aandui wat nie by die Standaardmodel ingesluit is nie.

Die geheimsinnige voorwerp word X17 genoem vanweë sy geskatte massa van 17 mega-elektronvolt (MeV), ongeveer 34 keer dié van 'n elektron. Die navorsers het die verval van tritium in helium-4 dopgehou en weereens 'n vreemde diagonale ontlading waargeneem, wat 'n deeltjie met 'n massa van ongeveer 17 MeV aandui.

“Die foton bemiddel die elektromagnetiese krag, die gluon bemiddel die sterk krag, en die W- en Z-bosone bemiddel die swak krag,” het Krasnahorkai verduidelik.

“Ons deeltjie X17 moet 'n nuwe interaksie bemiddel, die vyfde. Die nuwe resultaat verminder die waarskynlikheid dat die eerste eksperiment net 'n toeval was, of dat die resultate 'n stelselfout veroorsaak het."

Donker materie onder die voete

Van die groot Heelal, uit die vae ryk van raaisels en raaisels van groot fisika, laat ons terugkeer na die Aarde. Ons sit hier met 'n taamlik verrassende probleem...om alles wat binne is, te sien en akkuraat uit te beeld (4).

'n Paar jaar gelede het ons in MT geskryf oor die misterie van die aarde se kerndat 'n paradoks met die skepping daarvan verband hou en dit is nie presies bekend wat die aard en struktuur daarvan is nie. Ons het metodes soos toets met seismiese golwe, het ook daarin geslaag om 'n model van die interne struktuur van die Aarde te ontwikkel, waarvoor daar wetenskaplike ooreenkoms is.

egter in vergelyking met verre sterre en sterrestelsels, byvoorbeeld, is ons begrip van wat onder ons voete lê, swak. Ruimtevoorwerpe, selfs baie ver, sien ons eenvoudig. Dieselfde kan nie gesê word oor die kern, die lae van die mantel of selfs die dieper lae van die aardkors nie..

Slegs die mees direkte navorsing is beskikbaar. Bergvalleie ontbloot rotse tot etlike kilometers diep. Die diepste eksplorasieputte strek tot 'n diepte van net meer as 12 km.

Inligting oor gesteentes en minerale wat dieper bou, word deur xenoliete verskaf, d.w.s. fragmente van rotse wat as gevolg van vulkaniese prosesse uit die ingewande van die Aarde uitgeskeur en weggevoer is. Op grond daarvan kan petrololoë die samestelling van minerale tot 'n diepte van etlike honderde kilometer bepaal.

Die aarde se radius is 6371 km, wat nie 'n maklike pad vir al ons "infiltreerders" is nie. Weens die enorme druk en temperatuur wat sowat 5 grade Celsius bereik, is dit moeilik om te verwag dat die diepste binneland in die afsienbare toekoms toeganklik sal word vir direkte waarneming.

So, hoe weet ons wat ons weet oor die struktuur van die aarde se binneste? Sulke inligting word verskaf deur seismiese golwe wat deur aardbewings gegenereer word, m.a.w. elastiese golwe wat in 'n elastiese medium voortplant.

Hulle het hul naam gekry van die feit dat hulle deur houe gegenereer word. Twee tipes elastiese (seismiese) golwe kan in 'n elastiese (bergagtige) medium voortplant: vinniger - longitudinaal en stadiger - dwars. Eersgenoemde is ossillasies van die medium wat langs die rigting van golfvoortplanting plaasvind, terwyl dit in transversale ossillasies van die medium loodreg op die rigting van golfvoortplanting voorkom.

Longitudinale golwe word eerste aangeteken (lat. primae), en transversale golwe word tweede aangeteken (lat. secundae), vandaar hul tradisionele merk in seismologie - longitudinale golwe p en transversale s. P-golwe is ongeveer 1,73 keer vinniger as s.

Die inligting wat deur seismiese golwe verskaf word, maak dit moontlik om 'n model van die Aarde se binneland te bou gebaseer op elastiese eienskappe. Ons kan ander fisiese eienskappe definieer gebaseer op gravitasieveld (digtheid, druk), waarneming magnetotelluriese strome gegenereer in die Aarde se mantel (verspreiding van elektriese geleidingsvermoë) of ontbinding van die aarde se hittevloei.

Die petrologiese samestelling kan bepaal word deur vergelyking met laboratoriumstudies van die eienskappe van minerale en gesteentes onder toestande van hoë druk en temperature.

Die aarde straal hitte uit, en dit is nie bekend waar dit vandaan kom nie. Onlangs het 'n nuwe teorie na vore gekom wat verband hou met die mees ontwykende elementêre deeltjies. Daar word geglo dat belangrike leidrade tot die misterie van die hitte wat van binne ons planeet uitgestraal word deur die natuur verskaf kan word. neutrino - deeltjies met uiters klein massa - wat vrygestel word deur radioaktiewe prosesse wat in die ingewande van die Aarde plaasvind.

Die belangrikste bekende bronne van radioaktiwiteit is onstabiele torium en kalium, soos ons weet van rotsmonsters tot 200 km onder die aarde se oppervlak. Wat dieper lê, is reeds onbekend.

Ons weet dit geonutrino dié wat tydens die verval van uraan vrygestel word, het meer energie as dié wat tydens die verval van kalium vrygestel word. Deur dus die energie van geoneutrino's te meet, kan ons uitvind van watter radioaktiewe materiaal hulle kom.

Ongelukkig is geoneutrinos baie moeilik om op te spoor. Daarom het hul eerste waarneming in 2003 'n groot ondergrondse detektor gevul met ongeveer. tonne vloeistof. Hierdie detektors meet neutrino's deur botsings met atome in 'n vloeistof op te spoor.

Sedertdien is geoneutrino's slegs in een eksperiment waargeneem wat hierdie tegnologie gebruik (5). Beide metings wys dit Ongeveer die helfte van die hitte van die aarde van radioaktiwiteit (20 terawatt) kan verklaar word deur die verval van uraan en torium. Die bron van die oorblywende 50%... dit is nog nie bekend wat nie.

5. Modelkaart van die intensiteit van geoneutrino-emissies op Aarde - voorspellings

In Julie 2017 is begin bou aan die gebou, ook bekend as DUINgeskeduleer vir voltooiing omstreeks 2024. Die fasiliteit sal byna 1,5 km ondergronds in die voormalige Homestack, Suid-Dakota, geleë wees.

Wetenskaplikes beplan om DUNE te gebruik om die belangrikste vrae in moderne fisika te beantwoord deur neutrino's, een van die minste verstaanbare fundamentele deeltjies, noukeurig te bestudeer.

In Augustus 2017 het 'n internasionale span wetenskaplikes 'n artikel in die joernaal Physical Review D gepubliseer waarin 'n taamlik innoverende gebruik van DUNE as 'n skandeerder voorgestel word om die binnekant van die Aarde te bestudeer. By seismiese golwe en boorgate sal 'n nuwe metode om die binnekant van die planeet te bestudeer, bygevoeg word, wat ons miskien 'n heeltemal nuwe prentjie daarvan sal wys. Dit is egter vir eers net 'n idee.

Van kosmiese donker materie het ons tot die binnekant van ons planeet gekom, nie minder donker vir ons nie. en die ondeurdringbaarheid van hierdie dinge is ontstellend, maar nie soveel as die angs dat ons nie al die voorwerpe sien wat relatief naby aan die Aarde is nie, veral dié wat in die pad van botsing daarmee is.

Dit is egter 'n effens ander onderwerp, wat ons onlangs in detail in MT bespreek het. Ons begeerte om metodes van waarneming te ontwikkel is ten volle geregverdig in alle kontekste.