Mga bagay na kasalukuyang hindi nakikita

Ang mga bagay na alam at nakikita ng agham ay maliit na bahagi lamang ng malamang na umiiral. Siyempre, hindi dapat literal na tanggapin ng agham at teknolohiya ang "pangitain". Bagama't hindi ito nakikita ng ating mga mata, matagal nang "nakikita" ng agham ang mga bagay tulad ng hangin at ang oxygen na nilalaman nito, mga radio wave, ultraviolet light, infrared radiation, at mga atomo.

Nakikita rin natin in a sense antimateryakapag ito ay marahas na nakikipag-ugnayan sa ordinaryong bagay, at iyon sa pangkalahatan ay isang mas mahirap na problema, dahil bagama't nakita namin ito sa mga epekto ng pakikipag-ugnayan, sa isang mas holistic na kahulugan, bilang mga vibrations, ito ay mailap para sa amin hanggang 2015.

Gayunpaman, hindi pa rin namin "nakikita" ang gravity, dahil hindi pa namin natutuklasan ang isang carrier ng interaksyong ito (i.e., halimbawa, isang hypothetical particle na tinatawag na graviton). Ito ay nagkakahalaga ng pagbanggit dito na mayroong ilang pagkakatulad sa pagitan ng kasaysayan ng grabidad at .

Nakikita natin ang aksyon ng huli, ngunit hindi natin ito direktang sinusunod, hindi natin alam kung ano ang binubuo nito. Gayunpaman, mayroong isang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga "invisible" na phenomena na ito. Walang sinuman ang nagtanong sa gravity. Ngunit sa madilim na bagay (1) ito ay naiiba.

Paano g madilim na enerhiyana sinasabing naglalaman ng higit pa sa dark matter. Ang pagkakaroon nito ay hinuha bilang isang hypothesis batay sa pag-uugali ng uniberso sa kabuuan. Ang "pagkita" ay malamang na maging mas mahirap kaysa sa madilim na bagay, kung dahil lamang sa ating karaniwang karanasan ay nagtuturo sa atin na ang enerhiya, sa mismong kalikasan nito, ay nananatiling isang bagay na hindi gaanong naa-access sa mga pandama (at mga instrumento ng pagmamasid) kaysa sa bagay.

Ayon sa mga modernong pagpapalagay, ang parehong madilim ay dapat na bumubuo ng 96% ng nilalaman nito.

Kaya, sa katunayan, kahit na ang uniberso mismo ay halos hindi nakikita sa atin, hindi banggitin na pagdating sa mga limitasyon nito, alam lamang natin ang mga tinutukoy ng pagmamasid ng tao, at hindi ang mga magiging tunay na kasukdulan nito - kung umiiral ang mga ito. sa lahat.

May humihila sa atin kasama ang buong kalawakan

Ang invisibility ng ilang bagay sa kalawakan ay maaaring nakakapanghina, tulad ng katotohanan na ang 100 kalapit na mga kalawakan ay patuloy na gumagalaw patungo sa isang misteryosong punto sa uniberso na kilala bilang Mahusay na pang-akit. Ang rehiyong ito ay humigit-kumulang 220 milyong light-years ang layo at tinawag ito ng mga siyentipiko na gravitational anomaly. Ito ay pinaniniwalaan na ang Great Attractor ay may mass na quadrillions ng mga araw.

Magsimula tayo sa katotohanan na ito ay lumalawak. Nangyayari ito mula noong Big Bang, at ang kasalukuyang bilis ng prosesong ito ay tinatayang nasa 2,2 milyong kilometro bawat oras. Nangangahulugan ito na ang ating kalawakan at ang katabing Andromeda galaxy nito ay dapat ding gumagalaw sa ganoong bilis, tama ba? Hindi talaga.

Noong dekada 70 gumawa kami ng mga detalyadong mapa ng kalawakan. Background ng microwave (CMB) Universe at napansin namin na ang isang bahagi ng Milky Way ay mas mainit kaysa sa isa. Ang pagkakaiba ay mas mababa sa isang daan ng isang degree Celsius, ngunit ito ay sapat na para sa amin upang maunawaan na kami ay gumagalaw sa bilis na 600 km bawat segundo patungo sa konstelasyon na Centaurus.

Pagkalipas ng ilang taon, natuklasan namin na hindi lamang kami, ngunit lahat ng tao sa loob ng isang daang milyong light-years sa amin ay gumagalaw sa parehong direksyon. Mayroon lamang isang bagay na maaaring labanan ang paglawak sa gayong malalawak na distansya, at iyon ay ang gravity.

Ang Andromeda, halimbawa, ay dapat lumayo sa atin, ngunit sa loob ng 4 na bilyong taon ay kailangan nating ... mabangga ito. Ang sapat na masa ay maaaring labanan ang pagpapalawak. Noong una, inakala ng mga siyentipiko na ang bilis na ito ay dahil sa aming lokasyon sa labas ng tinatawag na Local Supercluster.

Bakit napakahirap para sa atin na makita ang mahiwagang Great Attractor na ito? Sa kasamaang palad, ito ang sarili nating kalawakan, na humaharang sa ating pananaw. Sa pamamagitan ng sinturon ng Milky Way, hindi natin makikita ang halos 20% ng uniberso. Nagkataon lang na eksaktong pumupunta siya kung nasaan ang Great Attractor. Sa teoryang posible na tumagos ang belo na ito gamit ang X-ray at infrared na mga obserbasyon, ngunit hindi ito nagbibigay ng malinaw na larawan.

Sa kabila ng mga paghihirap na ito, natagpuan na sa isang rehiyon ng Great Attractor, sa layo na 150 milyong light years, mayroong isang galactic. Cluster Norma. Sa likod nito ay isang mas malaking supercluster, 650 milyong light-years ang layo, na naglalaman ng mass na 10. galaxy, isa sa pinakamalaking bagay sa uniberso na kilala natin.

Kaya, iminumungkahi ng mga siyentipiko na ang Great Attractor sentro ng grabidad maraming supercluster ng mga kalawakan, kabilang ang sa amin - humigit-kumulang 100 mga bagay sa kabuuan, tulad ng Milky Way. Mayroon ding mga teorya na ito ay isang malaking koleksyon ng dark energy o isang high density area na may malaking gravitational pull.

Naniniwala ang ilang mananaliksik na ito ay paunang pagtikim lamang ng panghuling ... katapusan ng sansinukob. Ang Great Depression ay mangangahulugan na ang uniberso ay magpapalapot sa loob ng ilang trilyong taon, kapag bumagal ang pagpapalawak at nagsimulang bumaligtad. Sa paglipas ng panahon, hahantong ito sa isang napakalaking bagay na kakainin ang lahat, kasama ang sarili nito.

Gayunpaman, gaya ng napapansin ng mga siyentipiko, ang pagpapalawak ng sansinukob sa kalaunan ay matatalo ang kapangyarihan ng Dakilang Attractor. Ang bilis natin patungo dito ay one-fifth lang ng bilis kung saan ang lahat ay lumalawak. Ang malawak na lokal na istruktura ng Laniakea (2) kung saan tayo ay bahagi ay balang araw ay kailangang maglaho, pati na rin ang maraming iba pang mga kosmikong nilalang.

Ang ikalimang puwersa ng kalikasan

Isang bagay na hindi natin nakikita, ngunit seryosong pinaghihinalaan nitong huli, ay ang tinatawag na ikalimang epekto.

Ang pagtuklas sa kung ano ang iniulat sa media ay nagsasangkot ng haka-haka tungkol sa isang hypothetical na bagong particle na may nakakaintriga na pangalan. X17ay maaaring makatulong na ipaliwanag ang misteryo ng dark matter at dark energy.

Apat na pakikipag-ugnayan ang kilala: gravity, electromagnetism, malakas at mahina na pakikipag-ugnayan ng atom. Ang mga epekto ng apat na kilalang pwersa sa bagay, mula sa micro-realm ng mga atom hanggang sa napakalaking sukat ng mga kalawakan, ay mahusay na dokumentado at sa karamihan ng mga kaso ay naiintindihan. Gayunpaman, kapag isinasaalang-alang mo na humigit-kumulang 96% ng masa ng ating uniberso ay binubuo ng hindi malinaw, hindi maipaliwanag na mga bagay na tinatawag na dark matter at dark energy, hindi nakakagulat na matagal nang pinaghihinalaan ng mga siyentipiko na ang apat na pakikipag-ugnayang ito ay hindi kumakatawan sa lahat ng bagay sa kosmos. . nagpapatuloy.

Isang pagtatangka upang ilarawan ang isang bagong puwersa, ang may-akda nito ay isang pangkat na pinamumunuan ni Attila Krasnagorskaya (3), ang physics sa Institute for Nuclear Research (ATOMKI) ng Hungarian Academy of Sciences na narinig natin noong nakaraang taglagas ay hindi ang unang indikasyon na may mga mahiwagang pwersa.

Ang parehong mga siyentipiko ay unang sumulat tungkol sa "ikalimang puwersa" noong 2016, pagkatapos magsagawa ng isang eksperimento upang gawing isotopes ang mga proton, na mga variant ng mga elemento ng kemikal. Napanood ng mga mananaliksik habang ang mga proton ay naging isang isotope na kilala bilang lithium-7 sa isang hindi matatag na uri ng atom na tinatawag na beryllium-8.

3. Prof. Attila Krasnohorkai (kanan)

Nang mabulok ang beryllium-8, nabuo ang mga pares ng mga electron at positron, na nagtataboy sa isa't isa, na naging sanhi ng paglipad ng mga particle sa isang anggulo. Inaasahan ng koponan na makakita ng ugnayan sa pagitan ng liwanag na enerhiya na ibinubuga sa panahon ng proseso ng pagkabulok at ang mga anggulo kung saan lumilipad ang mga particle. Sa halip, ang mga electron at positron ay pinalihis ng 140 degrees halos pitong beses na mas madalas kaysa sa hinulaang mga modelo, isang hindi inaasahang resulta.

"Ang lahat ng aming kaalaman tungkol sa nakikitang mundo ay maaaring ilarawan gamit ang tinatawag na Standard Model of particle physics," ang isinulat ni Krasnagorkay. "Gayunpaman, hindi ito nagbibigay ng anumang mga particle na mas mabigat kaysa sa isang electron at mas magaan kaysa sa isang muon, na 207 beses na mas mabigat kaysa sa isang electron. Kung makakita tayo ng bagong particle sa mass window sa itaas, ito ay magsasaad ng ilang bagong pakikipag-ugnayan na hindi kasama sa Standard Model.

Ang mahiwagang bagay ay pinangalanang X17 dahil sa tinatayang mass nito na 17 megaelectronvolts (MeV), mga 34 na beses kaysa sa isang electron. Napanood ng mga mananaliksik ang pagkabulok ng tritium sa helium-4 at muling napansin ang isang kakaibang diagonal discharge, na nagpapahiwatig ng isang particle na may mass na humigit-kumulang 17 MeV.

"Ang photon ay namamagitan sa electromagnetic na puwersa, ang gluon ay namamagitan sa malakas na puwersa, at ang W at Z boson ay namamagitan sa mahinang puwersa," paliwanag ni Krasnahorkai.

"Ang aming particle X17 ay dapat pumagitna sa isang bagong pakikipag-ugnayan, ang ikalima. Binabawasan ng bagong resulta ang posibilidad na ang unang eksperimento ay nagkataon lamang, o ang mga resulta ay nagdulot ng error sa system."

Madilim na bagay sa ilalim ng paa

Mula sa dakilang Uniberso, mula sa malabong larangan ng mga bugtong at misteryo ng mahusay na pisika, bumalik tayo sa Earth. Kami ay nahaharap sa isang medyo nakakagulat na problema dito ... sa nakikita at tumpak na paglalarawan ng lahat ng bagay na nasa loob (4).

Ilang taon na ang nakalipas isinulat namin sa MT ang tungkol ang misteryo ng kaibuturan ng daigdigna ang isang kabalintunaan ay konektado sa paglikha nito at hindi alam kung ano ang kalikasan at istraktura nito. Mayroon kaming mga pamamaraan tulad ng pagsubok sa alon, pinamamahalaang din na bumuo ng isang modelo ng panloob na istraktura ng Earth, kung saan mayroong pang-agham na kasunduan.

gayunman kumpara sa malalayong mga bituin at mga kalawakan, halimbawa, ang ating pang-unawa sa kung ano ang nasa ilalim ng ating mga paa ay mahina. Ang mga bagay sa kalawakan, kahit na napakalayo, nakikita lang natin. Ang parehong ay hindi maaaring sabihin tungkol sa core, ang mga layer ng mantle, o kahit na ang mas malalim na mga layer ng crust ng lupa..

Tanging ang pinakadirektang pananaliksik ang magagamit. Ang mga lambak ng bundok ay naglalantad ng mga bato hanggang sa ilang kilometro ang lalim. Ang pinakamalalim na eksplorasyon na balon ay umaabot sa lalim na mahigit 12 km lamang.

Ang impormasyon tungkol sa mga bato at mineral na nagtatayo ng mga mas malalim ay ibinibigay ng mga xenolith, i.e. mga fragment ng mga bato na napunit at dinala mula sa bituka ng Earth bilang resulta ng mga proseso ng bulkan. Sa kanilang batayan, maaaring matukoy ng mga petrologist ang komposisyon ng mga mineral sa lalim ng ilang daang kilometro.

Ang radius ng Earth ay 6371 km, na hindi isang madaling landas para sa lahat ng ating "infiltrators". Dahil sa napakalaking pressure at temperatura na umaabot sa humigit-kumulang 5 degrees Celsius, mahirap asahan na ang pinakamalalim na interior ay magiging accessible para sa direktang pagmamasid sa nakikinita na hinaharap.

Kaya paano natin malalaman kung ano ang alam natin tungkol sa istraktura ng interior ng Earth? Ang ganitong impormasyon ay ibinibigay ng mga seismic wave na nabuo ng mga lindol, i.e. nababanat na mga alon na nagpapalaganap sa isang nababanat na daluyan.

Nakuha nila ang kanilang pangalan mula sa katotohanan na sila ay nabuo sa pamamagitan ng mga suntok. Dalawang uri ng elastic (seismic) na alon ang maaaring magpalaganap sa isang nababanat (bundok) na daluyan: mas mabilis - longitudinal at mas mabagal - transverse. Ang una ay mga oscillations ng medium na nagaganap kasama ang direksyon ng wave propagation, habang sa transverse oscillations ng medium ay nangyayari ito patayo sa direksyon ng wave propagation.

Ang mga longitudinal wave ay unang naitala (lat. primae), at ang mga transverse wave ay naitala na pangalawa (lat. secundae), kaya ang kanilang tradisyonal na pagmamarka sa seismology - longitudinal waves p at transverse s. Ang mga P-wave ay humigit-kumulang 1,73 beses na mas mabilis kaysa sa s.

Ang impormasyong ibinigay ng mga seismic wave ay ginagawang posible na bumuo ng isang modelo ng interior ng Earth batay sa mga nababanat na katangian. Maaari nating tukuyin ang iba pang pisikal na katangian batay sa gravitational na patlang (densidad, presyon), pagmamasid magnetotelluric na alon nabuo sa mantle ng Earth (distribution ng electrical conductivity) o agnas ng daloy ng init ng Earth.

Ang komposisyon ng petrological ay maaaring matukoy batay sa paghahambing sa mga pag-aaral sa laboratoryo ng mga katangian ng mga mineral at bato sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na presyon at temperatura.

Ang lupa ay naglalabas ng init, at hindi alam kung saan ito nanggaling. Kamakailan lamang, lumitaw ang isang bagong teorya na may kaugnayan sa mga pinaka-mailap na elementarya na mga particle. Ito ay pinaniniwalaan na ang mahahalagang pahiwatig sa misteryo ng init na nagmula sa loob ng ating planeta ay maaaring ibigay ng kalikasan. neutrino - mga particle ng napakaliit na masa - ibinubuga ng mga radioactive na proseso na nagaganap sa bituka ng Earth.

Ang pangunahing kilalang pinagmumulan ng radyaktibidad ay hindi matatag na thorium at potassium, tulad ng alam natin mula sa mga sample ng bato hanggang sa 200 km sa ibaba ng ibabaw ng lupa. Kung ano ang mas malalim ay hindi alam.

Alam namin ito geoneutrino ang mga ibinubuga sa panahon ng pagkabulok ng uranium ay may mas maraming enerhiya kaysa sa mga ibinubuga sa panahon ng pagkabulok ng potasa. Kaya, sa pamamagitan ng pagsukat ng enerhiya ng geoneutrino, malalaman natin kung anong radioactive material ang pinanggalingan ng mga ito.

Sa kasamaang palad, ang mga geoneutrino ay napakahirap matukoy. Samakatuwid, ang kanilang unang obserbasyon noong 2003 ay nangangailangan ng isang malaking underground detector na puno ng approx. tonelada ng likido. Sinusukat ng mga detektor na ito ang mga neutrino sa pamamagitan ng pag-detect ng mga banggaan sa mga atomo sa isang likido.

Simula noon, ang mga geoneutrino ay naobserbahan lamang sa isang eksperimento gamit ang teknolohiyang ito (5). Ang parehong mga sukat ay nagpapakita na Halos kalahati ng init ng Earth mula sa radyaktibidad (20 terawatts) ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng pagkabulok ng uranium at thorium. Ang pinagmulan ng natitirang 50%... hindi pa alam kung ano.

5. Modelong mapa ng intensity ng geoneutrino emissions sa Earth - mga pagtataya

Noong Hulyo 2017, nagsimula ang pagtatayo sa gusali, na kilala rin bilang DUNEnaka-iskedyul para sa pagkumpleto sa paligid ng 2024. Ang pasilidad ay matatagpuan halos 1,5 km sa ilalim ng lupa sa dating Homestack, South Dakota.

Plano ng mga siyentipiko na gamitin ang DUNE upang sagutin ang pinakamahalagang tanong sa modernong pisika sa pamamagitan ng maingat na pag-aaral ng mga neutrino, isa sa mga hindi gaanong naiintindihan na mga pangunahing particle.

Noong Agosto 2017, isang internasyonal na pangkat ng mga siyentipiko ang nag-publish ng isang artikulo sa journal na Physical Review D na nagmumungkahi ng isang medyo makabagong paggamit ng DUNE bilang isang scanner upang pag-aralan ang interior ng Earth. Sa mga seismic wave at boreholes, isang bagong paraan ng pag-aaral sa loob ng planeta ay idaragdag, na, marahil, ay magpapakita sa amin ng isang ganap na bagong larawan nito. Gayunpaman, ito ay isang ideya lamang sa ngayon.

Mula sa cosmic dark matter, nakarating kami sa kaloob-looban ng ating planeta, hindi gaanong madilim para sa atin. at ang imperetrability ng mga bagay na ito ay nakakabigla, ngunit hindi kasing dami ng pagkabalisa na hindi natin nakikita ang lahat ng mga bagay na medyo malapit sa Earth, lalo na ang mga nasa landas ng banggaan dito.

Gayunpaman, ito ay isang bahagyang naiibang paksa, na kamakailan naming tinalakay nang detalyado sa MT. Ang aming pagnanais na bumuo ng mga pamamaraan ng pagmamasid ay ganap na makatwiran sa lahat ng konteksto.