Mambo ambayo kwa sasa hayaonekani

Mambo ambayo sayansi inafahamu na kuona ni sehemu ndogo tu ya yale ambayo pengine yapo. Bila shaka, sayansi na teknolojia haipaswi kuchukua "maono" halisi. Ijapokuwa macho yetu hayawezi kuziona, kwa muda mrefu sayansi imeweza “kuona” vitu kama vile hewa na oksijeni iliyomo, mawimbi ya redio, mwanga wa urujuanimno, mionzi ya infrared, na atomu.

Pia tunaona kwa namna fulani antimatterinapoingiliana kwa ukali na jambo la kawaida, na hilo kwa ujumla ni tatizo gumu zaidi, kwa sababu ingawa tuliona hili katika athari za mwingiliano, kwa maana kamili zaidi, kama mitetemo, ilikuwa ngumu kwetu hadi 2015.

Hata hivyo, sisi bado, kwa maana fulani, "hatuoni" mvuto, kwa sababu bado hatujagundua carrier mmoja wa mwingiliano huu (yaani, kwa mfano, chembe ya dhahania inayoitwa. graviton) Ni vyema kutaja hapa kwamba kuna mlinganisho fulani kati ya historia ya mvuto na .

Tunaona hatua ya mwisho, lakini hatuizingatii moja kwa moja, hatujui inajumuisha nini. Walakini, kuna tofauti ya kimsingi kati ya matukio haya "yasiyoonekana". Hakuna mtu aliyewahi kuhoji mvuto. Lakini kwa jambo la giza (1) ni tofauti.

Jinsi g nishati ya gizaambayo inasemekana kuwa na vitu vingi zaidi ya giza. Uwepo wake ulitolewa kama dhahania kulingana na tabia ya ulimwengu kwa ujumla. "Kuona" kuna uwezekano wa kuwa mgumu zaidi kuliko jambo la giza, ikiwa tu kwa sababu uzoefu wetu wa kawaida unatufundisha kwamba nishati, kwa asili yake, inabakia kitu kisichoweza kufikiwa na hisi (na vyombo vya uchunguzi) kuliko maada.

Kwa mujibu wa mawazo ya kisasa, zote mbili za giza zinapaswa kufanya 96% ya maudhui yake.

Kwa hivyo, kwa hakika, hata ulimwengu wenyewe kwa kiasi kikubwa hauonekani kwetu, bila kutaja kwamba inapokuja kwenye mipaka yake, tunafahamu tu zile ambazo zimedhamiriwa na uchunguzi wa kibinadamu, na sio zile ambazo zingekuwa za kupita kiasi - ikiwa zipo. hata kidogo.

Kitu kinatuvuta pamoja na kundi zima la nyota

Kutoonekana kwa baadhi ya vitu angani kunaweza kuhuzunisha, kama vile kwamba galaksi 100 za jirani zinaendelea kusonga mbele kuelekea sehemu ya ajabu katika ulimwengu inayojulikana kama Kivutio kikubwa. Eneo hili liko umbali wa miaka ya mwanga milioni 220 na wanasayansi wanaliita tatizo la uvutano. Inaaminika kuwa Mvutio Mkuu ana wingi wa quadrillions ya jua.

Hebu tuanze na ukweli kwamba ni kupanua. Hii imekuwa ikitokea tangu Big Bang, na kasi ya sasa ya mchakato huu inakadiriwa kuwa kilomita milioni 2,2 kwa saa. Hii ina maana kwamba galaksi yetu na galaksi jirani yake ya Andromeda lazima pia iwe inasonga kwa kasi hiyo, sivyo? Si kweli.

Katika miaka ya 70 tuliunda ramani za kina za anga. Mandharinyuma ya microwave (CMB) Ulimwengu na tuliona kwamba upande mmoja wa Milky Way una joto zaidi kuliko mwingine. Tofauti ilikuwa chini ya mia ya digrii Selsiasi, lakini ilitosha kwetu kuelewa kwamba tulikuwa tukienda kwa kasi ya kilomita 600 kwa sekunde kuelekea kundinyota Centaurus.

Miaka michache baadaye, tuligundua kwamba sio sisi tu, lakini kila mtu ndani ya miaka milioni mia ya mwanga kati yetu walikuwa wakielekea upande mmoja. Kuna jambo moja tu linaloweza kupinga upanuzi wa umbali huo mkubwa, nalo ni uvutano.

Andromeda, kwa mfano, lazima aondoke kwetu, lakini katika miaka bilioni 4 itabidi ... kugongana naye. Misa ya kutosha inaweza kupinga upanuzi. Mwanzoni, wanasayansi walidhani kwamba kasi hii ilitokana na eneo letu nje kidogo ya ile inayoitwa Local Supercluster.

Kwa nini ni vigumu sana kwetu kumwona Mvutio Mkuu huyu wa ajabu? Kwa bahati mbaya, hii ni galaksi yetu wenyewe, ambayo inazuia mtazamo wetu. Kupitia ukanda wa Milky Way, hatuwezi kuona karibu 20% ya ulimwengu. Inatokea kwamba anaenda mahali ambapo Mvutio Mkuu yuko. Kinadharia inawezekana kupenya pazia hili na uchunguzi wa X-ray na infrared, lakini hii haitoi picha wazi.

Licha ya shida hizi, iligundulika kuwa katika eneo moja la Mvutio Mkuu, kwa umbali wa miaka milioni 150 ya mwanga, kuna galactic. Nguzo Norma. Nyuma yake kuna kundi kubwa zaidi, umbali wa miaka-nuru milioni 650, likiwa na wingi wa 10. galaksi, mojawapo ya vitu vikubwa zaidi katika ulimwengu vinavyojulikana kwetu.

Kwa hivyo, wanasayansi wanapendekeza kwamba Mvutio Mkuu kituo cha mvuto vikundi vingi vya galaksi, pamoja na yetu - takriban vitu 100 kwa jumla, kama vile Milky Way. Pia kuna nadharia kwamba ni mkusanyiko mkubwa wa nishati ya giza au eneo la msongamano mkubwa na mvuto mkubwa wa mvuto.

Baadhi ya watafiti wanaamini kwamba hii ni onja tu ya mwisho ... mwisho wa ulimwengu. Unyogovu Mkuu utamaanisha ulimwengu utaongezeka katika miaka trilioni chache, wakati upanuzi unapungua na kuanza kurudi nyuma. Baada ya muda, hii ingesababisha supermassive ambayo inaweza kula kila kitu, ikiwa ni pamoja na yenyewe.

Walakini, kama wanasayansi wanavyoona, upanuzi wa ulimwengu hatimaye utashinda nguvu ya Mvutio Mkuu. Kasi yetu kuelekea huko ni moja ya tano tu ya kasi ambayo kila kitu kinapanuka. Muundo mkubwa wa eneo la Laniakea (2) ambao sisi ni sehemu yake siku moja utalazimika kuharibika, kama vile vyombo vingine vingi vya ulimwengu.

Nguvu ya tano ya asili

Kitu ambacho hatuwezi kuona, lakini ambacho kimeshukiwa sana marehemu, ni kile kinachoitwa athari ya tano.

Ugunduzi wa kile kinachoripotiwa kwenye vyombo vya habari unahusisha uvumi kuhusu chembe mpya ya dhahania yenye jina la kuvutia. X17inaweza kusaidia kueleza siri ya jambo giza na nishati giza.

Maingiliano manne yanajulikana: mvuto, sumaku-umeme, mwingiliano wenye nguvu na dhaifu wa atomiki. Athari za nguvu nne zinazojulikana kwenye maada, kutoka kwa ulimwengu mdogo wa atomi hadi kiwango kikubwa cha galaksi, zimeandikwa vizuri na katika hali nyingi zinaeleweka. Hata hivyo, unapofikiria kwamba takriban 96% ya wingi wa ulimwengu wetu umeundwa na vitu visivyoeleweka, visivyoelezeka vinavyoitwa mada ya giza na nishati ya giza, haishangazi kwamba wanasayansi wameshuku kwa muda mrefu kwamba mwingiliano huu nne hauwakilishi kila kitu katika anga. . inaendelea.

Jaribio la kuelezea nguvu mpya, mwandishi ambaye ni timu inayoongozwa na Attila Krasnagorskaya (3), fizikia katika Taasisi ya Utafiti wa Nyuklia (ATOMKI) ya Chuo cha Sayansi cha Hungaria, ambayo tulisikia juu ya msimu wa kuanguka uliopita, haikuwa dalili ya kwanza ya kuwepo kwa mwingiliano wa ajabu.

Wanasayansi hao hao waliandika kwanza juu ya "nguvu ya tano" mnamo 2016, baada ya kufanya jaribio la kugeuza protoni kuwa isotopu, ambazo ni anuwai za vitu vya kemikali. Watafiti walitazama protoni zikigeuza isotopu inayojulikana kama lithiamu-7 kuwa aina ya atomi isiyo na msimamo inayoitwa beryllium-8.

3. Prof. Attila Krasnohorkai (kulia)

Wakati berili-8 ilipooza, jozi za elektroni na positroni ziliundwa, ambazo zilipingana, na kusababisha chembe kuruka nje kwa pembe. Timu ilitarajia kuona uwiano kati ya nishati ya mwanga inayotolewa wakati wa mchakato wa kuoza na pembe ambazo chembe hizo huruka kando. Badala yake, elektroni na positroni ziligeuzwa digrii 140 karibu mara saba zaidi kuliko mifano yao ilivyotabiriwa, matokeo ambayo hayakutarajiwa.

"Ujuzi wetu wote kuhusu ulimwengu unaoonekana unaweza kuelezewa kwa kutumia kinachojulikana kama Standard Model ya chembe ya fizikia," anaandika Krasnagorkay. "Hata hivyo, haitoi chembe yoyote nzito kuliko elektroni na nyepesi kuliko muon, ambayo ni nzito mara 207 kuliko elektroni. Ikiwa tutapata chembe mpya kwenye dirisha la wingi lililo hapo juu, hii inaweza kuonyesha mwingiliano mpya ambao haujajumuishwa katika Muundo wa Kawaida.

Kitu cha ajabu kinaitwa X17 kwa sababu ya makadirio ya uzito wake wa megaelectronvolts 17 (MeV), karibu mara 34 ya elektroni. Watafiti walitazama kuoza kwa tritium katika heliamu-4 na kwa mara nyingine tena waliona kutokwa kwa ajabu kwa diagonal, ikionyesha chembe yenye wingi wa 17 MeV.

"Photon hupatanisha nguvu ya umeme, gluon hupatanisha nguvu kali, na bosons W na Z hupatanisha nguvu dhaifu," Krasnahorkai alielezea.

"Chembe yetu X17 lazima ipatanishe mwingiliano mpya, wa tano. Matokeo mapya yanapunguza uwezekano kwamba jaribio la kwanza lilikuwa la bahati mbaya tu, au kwamba matokeo yalisababisha hitilafu ya mfumo."

Jambo la giza chini ya miguu

Kutoka kwa Ulimwengu mkuu, kutoka kwa ulimwengu usio wazi wa mafumbo na mafumbo ya fizikia kuu, wacha turudi Duniani. Tunakabiliwa na tatizo la kushangaza hapa... kwa kuona na kuonyesha kwa usahihi kila kitu kilicho ndani (4).

Miaka michache iliyopita tuliandika katika MT kuhusu siri ya kiini cha duniakwamba kitendawili kimeunganishwa na uumbaji wake na haijulikani hasa asili na muundo wake ni nini. Tuna mbinu kama vile kupima na mawimbi ya seismic, pia imeweza kuendeleza mfano wa muundo wa ndani wa Dunia, ambao kuna makubaliano ya kisayansi.

hata hivyo ikilinganishwa na nyota za mbali na galaksi, kwa mfano, ufahamu wetu wa kile kilicho chini ya miguu yetu ni dhaifu. Vitu vya nafasi, hata vilivyo mbali sana, tunaona tu. Vile vile haziwezi kusemwa juu ya msingi, tabaka za vazi, au hata tabaka za kina za ukoko wa dunia..

Utafiti wa moja kwa moja pekee unapatikana. Mabonde ya milima hufichua miamba hadi kina cha kilomita kadhaa. Visima virefu zaidi vya uchunguzi huenea hadi kina cha zaidi ya kilomita 12.

Taarifa kuhusu miamba na madini ambayo hujenga ndani zaidi hutolewa na xenoliths, i.e. vipande vya miamba vilivyong'olewa na kuchukuliwa kutoka kwa matumbo ya Dunia kama matokeo ya michakato ya volkeno. Kwa msingi wao, wataalam wa petroli wanaweza kuamua muundo wa madini kwa kina cha kilomita mia kadhaa.

Radi ya Dunia ni kilomita 6371, ambayo sio njia rahisi kwa "waingizaji" wetu wote. Kwa sababu ya shinikizo kubwa na halijoto inayofikia nyuzi joto 5 hivi, ni vigumu kutarajia kwamba mambo ya ndani kabisa yatapatikana kwa uchunguzi wa moja kwa moja katika siku zijazo zinazoonekana.

Kwa hivyo tunajuaje kile tunachojua juu ya muundo wa mambo ya ndani ya Dunia? Taarifa hizo hutolewa na mawimbi ya seismic yanayotokana na tetemeko la ardhi, i.e. mawimbi ya elastic yanaenea kwa njia ya elastic.

Walipata jina lao kutokana na ukweli kwamba wanazalishwa na makofi. Aina mbili za mawimbi ya elastic (seismic) yanaweza kuenea kwa kati ya elastic (mlima): kwa kasi - longitudinal na polepole - transverse. Ya kwanza ni oscillations ya kati kutokea kando ya mwelekeo wa uenezi wa wimbi, wakati katika oscillations transverse ya kati hutokea perpendicular mwelekeo wa uenezi wa wimbi.

Mawimbi ya longitudinal yameandikwa kwanza (lat. primae), na mawimbi ya transverse yameandikwa pili (lat. secundae), kwa hiyo alama zao za jadi katika seismology - mawimbi ya longitudinal p na transverse s. Mawimbi ya P yana kasi ya takriban mara 1,73 kuliko s.

Taarifa zinazotolewa na mawimbi ya seismic hufanya iwezekanavyo kujenga mfano wa mambo ya ndani ya Dunia kulingana na mali ya elastic. Tunaweza kufafanua sifa nyingine za kimwili kulingana na uwanja wa mvuto (wiani, shinikizo), uchunguzi mikondo ya magnetotelluric yanayotokana na vazi la Dunia (usambazaji wa conductivity ya umeme) au mtengano wa mtiririko wa joto wa Dunia.

Utungaji wa petroloji unaweza kuamua kwa kulinganisha na masomo ya maabara ya mali ya madini na miamba chini ya hali ya shinikizo la juu na joto.

Dunia hutoa joto, na haijulikani linatoka wapi. Hivi majuzi, nadharia mpya imeibuka inayohusiana na chembe za kimsingi ambazo hazieleweki kabisa. Inaaminika kuwa dalili muhimu kwa siri ya joto inayotoka ndani ya sayari yetu inaweza kutolewa kwa asili. neutrino - chembe za molekuli ndogo sana - zinazotolewa na michakato ya mionzi inayotokea kwenye matumbo ya Dunia.

Vyanzo vikuu vinavyojulikana vya mionzi ni thoriamu na potasiamu isiyo imara, kama tunavyojua kutoka kwa sampuli za miamba hadi kilomita 200 chini ya uso wa dunia. Ni nini kilicho ndani zaidi tayari haijulikani.

Tunaijua geoneutrino zile zinazotolewa wakati wa kuoza kwa uranium zina nishati zaidi kuliko zile zinazotolewa wakati wa kuoza kwa potasiamu. Kwa hivyo, kwa kupima nishati ya geoneutrinos, tunaweza kujua ni nyenzo gani za mionzi zinatoka.

Kwa bahati mbaya, geoneutrinos ni vigumu sana kugundua. Kwa hivyo, uchunguzi wao wa kwanza mnamo 2003 ulihitaji detector kubwa ya chini ya ardhi iliyojaa takriban. tani za maji. Vigunduzi hivi hupima neutrino kwa kugundua migongano na atomi kwenye kioevu.

Tangu wakati huo, geoneutrinos zimeonekana tu katika jaribio moja kwa kutumia teknolojia hii (5). Vipimo vyote viwili vinaonyesha hivyo Takriban nusu ya joto la Dunia kutokana na mionzi (terawati 20) inaweza kuelezewa na kuoza kwa uranium na thoriamu. Chanzo cha 50% iliyobaki... bado haijajulikana ni nini.

5. Ramani ya mfano ya ukubwa wa uzalishaji wa geoneutrino duniani - utabiri

Mnamo Julai 2017, ujenzi ulianza kwenye jengo hilo, linalojulikana pia kama DUNEimepangwa kukamilika karibu 2024. Kituo hicho kitapatikana karibu kilomita 1,5 chini ya ardhi katika iliyokuwa Homestack, Dakota Kusini.

Wanasayansi wanapanga kutumia DUNE kujibu maswali muhimu zaidi katika fizikia ya kisasa kwa kusoma kwa uangalifu neutrinos, mojawapo ya chembe za kimsingi zisizoeleweka zaidi.

Mnamo Agosti 2017, timu ya kimataifa ya wanasayansi ilichapisha nakala kwenye jarida la Uhakiki wa Kimwili D ikipendekeza matumizi ya kiubunifu ya DUNE kama skana ili kusoma mambo ya ndani ya Dunia. Kwa mawimbi ya seismic na visima, njia mpya ya kusoma mambo ya ndani ya sayari ingeongezwa, ambayo, labda, ingetuonyesha picha mpya kabisa. Walakini, hii ni wazo tu kwa sasa.

Kutoka kwa vitu vya giza vya ulimwengu, tulifika ndani ya sayari yetu, sio giza kidogo kwetu. na kutoweza kupenyeka kwa mambo haya kunatatanisha, lakini si kama vile wasiwasi kwamba hatuoni vitu vyote vilivyo karibu na Dunia, hasa vile vilivyo katika njia ya kugongana nayo.

Walakini, hii ni mada tofauti kidogo, ambayo tulijadili kwa undani hivi karibuni katika MT. Tamaa yetu ya kukuza njia za uchunguzi inathibitishwa kikamilifu katika muktadha wote.