Şu anda görünmez olan şeyler

Bilimin bildiği ve gördüğü şeyler, muhtemelen var olanın sadece küçük bir kısmıdır. Elbette bilim ve teknoloji "vizyon" kelimesini tam anlamıyla almamalıdır. Gözlerimiz onları göremese de, bilim uzun zamandır hava ve içerdiği oksijen, radyo dalgaları, ultraviyole ışık, kızılötesi radyasyon ve atomlar gibi şeyleri "görebiliyor".

Biz de bir anlamda görüyoruz antimaddeSıradan madde ile şiddetli bir şekilde etkileşime girdiğinde ve bu genel olarak daha zor bir problem, çünkü bunu etkileşimin etkilerinde, daha bütünsel bir anlamda titreşimler olarak görmemize rağmen, 2015 yılına kadar bizim için zordu.

Bununla birlikte, yine de, bir anlamda, yerçekimini "görmüyoruz", çünkü henüz bu etkileşimin tek bir taşıyıcısını keşfetmedik (örneğin, adı verilen varsayımsal bir parçacık). graviton). Burada yerçekimi tarihi ile arasında bazı benzerlikler olduğunu belirtmekte fayda var.

İkincisinin eylemini görüyoruz, ancak onu doğrudan gözlemlemiyoruz, neyden oluştuğunu bilmiyoruz. Ancak, bu "görünmez" fenomenler arasında temel bir fark vardır. Hiç kimse yerçekimini sorgulamadı. Ancak karanlık madde (1) ile durum farklıdır.

nasıl karanlık enerjikaranlık maddeden bile fazlasını içerdiği söyleniyor. Varlığı, bir bütün olarak evrenin davranışına dayanan bir hipotez olarak çıkarıldı. "Görmek", karanlık maddeden bile daha zor olabilir, çünkü ortak deneyimimiz bize, doğası gereği enerjinin, maddeden daha az duyular (ve gözlem araçları) için daha az erişilebilir bir şey olarak kaldığını öğretiyor.

Modern varsayımlara göre, her iki karanlık da içeriğinin %96'sını oluşturmalıdır.

Yani, aslında, evrenin kendisi bile bizim için büyük ölçüde görünmezdir, sınırlarına gelince, yalnızca insan gözlemiyle belirlenenleri bildiğimizden bahsetmiyorum bile, gerçek aşırılıkları - eğer varsalar - bilemeyiz. hiç.

Bir şey bizi tüm galaksiyle birlikte çekiyor

100 komşu galaksinin sürekli olarak evrendeki gizemli bir noktaya doğru hareket etmesi gibi, uzaydaki bazı şeylerin görünmezliği can sıkıcı olabilir. Büyük çekici. Bu bölge yaklaşık 220 milyon ışıkyılı uzaklıkta ve bilim adamları buna yerçekimi anomalisi diyor. Büyük Çekici'nin katrilyonlarca güneş kütlesine sahip olduğuna inanılıyor.

Genişlediği gerçeğiyle başlayalım. Bu, Büyük Patlama'dan beri oluyor ve bu sürecin mevcut hızının saatte 2,2 milyon kilometre olduğu tahmin ediliyor. Bu, galaksimizin ve komşu Andromeda galaksisinin de bu hızda hareket etmesi gerektiği anlamına gelir, değil mi? Tam olarak değil.

70'lerde uzayın ayrıntılı haritalarını oluşturduk. Mikrodalga arka planı (CMB) Evren ve Samanyolu'nun bir tarafının diğerinden daha sıcak olduğunu fark ettik. Aradaki fark santigrat derecenin yüzde birinden daha azdı, ancak Erboğa takımyıldızına doğru saniyede 600 km hızla hareket ettiğimizi anlamamız yeterliydi.

Birkaç yıl sonra, sadece bizim değil, yüz milyon ışıkyılı içindeki herkesin aynı yönde hareket ettiğini keşfettik. Bu kadar uzak mesafelerde genişlemeye direnebilecek tek bir şey var, o da yerçekimi.

Örneğin Andromeda bizden uzaklaşmalı, ancak 4 milyar yıl içinde onunla çarpışmak zorunda kalacağız. Yeterli kütle genişlemeye direnebilir. İlk başta, bilim adamları bu hızın sözde Yerel Üstküme'nin eteklerindeki konumumuz nedeniyle olduğunu düşündüler.

Bu gizemli Büyük Çekici'yi görmek bizim için neden bu kadar zor? Ne yazık ki, bu bizim kendi galaksimiz ve görüşümüzü engelliyor. Samanyolu'nun kuşağı boyunca evrenin yaklaşık %20'sini göremiyoruz. Öyle oluyor ki, tam olarak Büyük Çekici'nin olduğu yere gidiyor. Teorik olarak X-ışını ve kızılötesi gözlemlerle bu perdeyi delmek mümkündür, ancak bu net bir resim vermez.

Bu zorluklara rağmen, Büyük Çekici'nin bir bölgesinde, 150 milyon ışıkyılı uzaklıkta, bir galaktik olduğu bulundu. küme normu. Arkasında, 650 milyon ışıkyılı uzaklıkta, 10 kütleli daha da büyük bir üstküme var. galaksi, bildiğimiz evrendeki en büyük nesnelerden biri.

Bu nedenle, bilim adamları Büyük Çekici'nin ağırlık merkezi bizimki de dahil olmak üzere birçok gökada üstkümesi - Samanyolu gibi toplamda yaklaşık 100 nesne. Ayrıca, devasa bir karanlık enerji topluluğu veya büyük bir çekim kuvveti olan yüksek yoğunluklu bir alan olduğuna dair teoriler de var.

Bazı araştırmacılar bunun evrenin sonunun sadece bir ön tadı olduğuna inanıyor. Büyük Buhran, genişlemenin yavaşlayıp tersine dönmeye başladığı birkaç trilyon yıl içinde evrenin kalınlaşacağı anlamına gelecek. Zamanla bu, kendisi dahil her şeyi yiyebilecek bir süper kütleye yol açacaktır.

Ancak bilim adamlarının belirttiği gibi, Evrenin genişlemesi sonunda Büyük Çekici'nin gücünü yenecek. Ona doğru olan hızımız, her şeyin genişleme hızının yalnızca beşte biri. Parçası olduğumuz Laniakea'nın (2) geniş yerel yapısı, diğer birçok kozmik varlık gibi bir gün dağılmak zorunda kalacak.

Doğanın beşinci gücü

Göremediğimiz, ancak son zamanlarda ciddi olarak şüphelenilen bir şey, sözde beşinci etkidir.

Medyada rapor edilenlerin keşfi, ilgi çekici bir isme sahip varsayımsal yeni bir parçacık hakkında spekülasyonları içeriyor. X17karanlık madde ve karanlık enerjinin gizemini açıklamaya yardımcı olabilir.

Dört etkileşim bilinmektedir: yerçekimi, elektromanyetizma, güçlü ve zayıf atomik etkileşimler. Bilinen dört kuvvetin, atomların mikro dünyasından devasa galaksi ölçeğine kadar madde üzerindeki etkileri iyi belgelenmiştir ve çoğu durumda anlaşılabilir. Ancak, evrenimizin kütlesinin kabaca %96'sının karanlık madde ve karanlık enerji adı verilen belirsiz, açıklanamayan şeylerden oluştuğunu düşündüğünüzde, bilim adamlarının uzun süredir bu dört etkileşimin evrendeki her şeyi temsil etmediğinden şüphelenmeleri şaşırtıcı değil. . devam ediyor.

Yazarı tarafından yönetilen bir ekip olan yeni bir gücü tanımlama girişimi. Atilla Krasnagorskaya (3) geçen sonbaharda haberini aldığımız Macar Bilimler Akademisi'nin Nükleer Araştırma Enstitüsü'ndeki (ATOMKI) fizik, gizemli etkileşimlerin varlığının ilk göstergesi değildi.

Aynı bilim adamları, protonları kimyasal elementlerin varyantları olan izotoplara dönüştürmek için bir deney yaptıktan sonra, 2016 yılında “beşinci kuvvet” hakkında ilk kez yazdılar. Araştırmacılar, protonların lityum-7 olarak bilinen bir izotopu berilyum-8 adı verilen kararsız bir atom türüne dönüştürdüğünü izlediler.

3. Prof. Atilla Krasnahorkay (sağda)

Berilyum-8 bozunduğunda, birbirini iten ve parçacıkların belirli bir açıda uçmasına neden olan elektron ve pozitron çiftleri oluştu. Ekip, bozunma süreci sırasında yayılan ışık enerjisi ile parçacıkların birbirinden ayrıldığı açılar arasında bir korelasyon görmeyi bekliyordu. Bunun yerine, elektronlar ve pozitronlar, modellerinin öngördüğünden neredeyse yedi kat daha sık 140 derece saptı, bu beklenmedik bir sonuçtu.

Krasnagorkay, "Görünür dünya hakkındaki tüm bilgimiz, parçacık fiziğinin Standart Modeli denilen şey kullanılarak tanımlanabilir" diye yazıyor. “Ancak, bir elektrondan 207 kat daha ağır olan bir müondan daha hafif ve bir elektrondan daha ağır parçacıklar sağlamaz. Yukarıdaki kütle penceresinde yeni bir parçacık bulursak, bu Standart Modelde yer almayan bazı yeni etkileşimleri gösterir.”

Gizemli nesne, bir elektronun yaklaşık 17 katı olan tahmini kütlesi 17 megaelektronvolt (MeV) nedeniyle X34 olarak adlandırılmıştır. Araştırmacılar, trityumun helyum-4'e bozunmasını izlediler ve bir kez daha, yaklaşık 17 MeV kütleye sahip bir parçacığı gösteren garip bir diyagonal deşarj gözlemlediler.

Krasnahorkai, "Foton elektromanyetik kuvvete aracılık eder, gluon güçlü kuvvete aracılık eder ve W ve Z bozonları zayıf kuvvete aracılık eder" dedi.

"Bizim X17 parçacığımız, beşinci olan yeni bir etkileşime aracılık etmelidir. Yeni sonuç, ilk deneyin sadece bir tesadüf olma veya sonuçların bir sistem hatasına neden olma olasılığını azaltıyor."

Karanlık madde ayaklar altında

Büyük Evrenden, büyük fiziğin muğlak bilmeceleri ve gizemlerinden Dünya'ya dönelim. Burada oldukça şaşırtıcı bir problemle karşı karşıyayız... İçerideki her şeyi görmek ve doğru bir şekilde tasvir etmek (4).

Birkaç yıl önce MT'de şunu yazdık: dünyanın çekirdeğinin gizemibir paradoksun yaratılışıyla bağlantılı olduğu ve doğasının ve yapısının tam olarak ne olduğu bilinmiyor. ile test etme gibi yöntemlerimiz var. sismik dalgalar, ayrıca, bilimsel bir anlaşmanın olduğu Dünya'nın iç yapısının bir modelini geliştirmeyi başardı.

ancak örneğin uzak yıldızlar ve galaksilerle karşılaştırıldığında, ayaklarımızın altında ne olduğuna dair anlayışımız zayıftır. Uzay nesneleri, hatta çok uzak olanlar bile, sadece görüyoruz. Aynı şey çekirdek, manto katmanları ve hatta yer kabuğunun daha derin katmanları için söylenemez..

Sadece en doğrudan araştırma mevcuttur. Dağ vadileri, birkaç kilometre derinliğe kadar kayaları açığa çıkarır. En derin arama kuyuları, 12 km'nin biraz üzerinde bir derinliğe kadar uzanır.

Daha derinleri oluşturan kayalar ve mineraller hakkında bilgi, ksenolitler tarafından sağlanır, yani. volkanik süreçlerin bir sonucu olarak dünyanın bağırsaklarından kopan ve taşınan kaya parçaları. Temel olarak, petrolologlar minerallerin bileşimini birkaç yüz kilometre derinliğe kadar belirleyebilirler.

Dünyanın yarıçapı 6371 km'dir ve bu, tüm "sızıcılarımız" için kolay bir yol değildir. Yaklaşık 5 santigrat dereceye ulaşan muazzam basınç ve sıcaklık nedeniyle, yakın gelecekte en derin iç kısımların doğrudan gözlem için erişilebilir hale gelmesini beklemek zor.

Peki, Dünya'nın iç yapısı hakkında bildiklerimizi nasıl biliyoruz? Bu tür bilgiler, depremler tarafından üretilen sismik dalgalar tarafından sağlanır, yani. elastik bir ortamda yayılan elastik dalgalar.

İsimlerini darbelerle üretildikleri gerçeğinden aldılar. İki tür elastik (sismik) dalga, elastik (dağlık) bir ortamda yayılabilir: daha hızlı - uzunlamasına ve daha yavaş - enine. Birincisi, ortamın dalga yayılma yönü boyunca meydana gelen salınımlarıdır, ortamın enine salınımlarında ise dalga yayılma yönüne dik olarak meydana gelirler.

Önce boyuna dalgalar kaydedilir (lat. primae) ve enine dalgalar ikinci olarak kaydedilir (lat. secundae), dolayısıyla sismolojideki geleneksel işaretleri - boyuna dalgalar p ve enine s. P dalgaları, s'den yaklaşık 1,73 kat daha hızlıdır.

Sismik dalgalar tarafından sağlanan bilgiler, elastik özelliklere dayalı olarak Dünya'nın içinin bir modelinin oluşturulmasını mümkün kılar. Diğer fiziksel özellikleri temel alarak tanımlayabiliriz. yerçekimi alanı (yoğunluk, basınç), gözlem manyetotellürik akımlar Dünyanın mantosunda üretilen (elektriksel iletkenliğin dağılımı) veya dünyanın ısı akışının ayrışması.

Petrolojik bileşim, yüksek basınç ve sıcaklık koşulları altında minerallerin ve kayaların özelliklerinin laboratuvar çalışmalarıyla karşılaştırılarak belirlenebilir.

Dünya ısı yayıyor ve nereden geldiği bilinmiyor. Son zamanlarda, en zor temel parçacıklarla ilgili yeni bir teori ortaya çıktı. Gezegenimizin içinden yayılan ısının gizemine dair önemli ipuçlarının doğa tarafından sağlanabileceğine inanılıyor. nötrino - son derece küçük kütleli parçacıklar - Dünya'nın bağırsaklarında meydana gelen radyoaktif süreçler tarafından yayılır.

Bilinen başlıca radyoaktivite kaynakları, dünya yüzeyinin 200 km altına kadar olan kaya örneklerinden bildiğimiz gibi, kararsız toryum ve potasyumdur. Daha derinde yatan şey zaten bilinmiyor.

Biliyoruz jeonötrino Uranyumun bozunması sırasında yayılanlar, potasyumun bozunması sırasında yayılanlardan daha fazla enerjiye sahiptir. Böylece jeonötrinoların enerjisini ölçerek hangi radyoaktif malzemeden geldiklerini bulabiliriz.

Ne yazık ki, jeonötrinoları tespit etmek çok zordur. Bu nedenle, 2003'teki ilk gözlemleri, yaklaşık olarak dolu büyük bir yeraltı dedektörü gerektirdi. ton sıvı. Bu dedektörler, bir sıvıdaki atomlarla çarpışmaları tespit ederek nötrinoları ölçer.

O zamandan beri, jeonötrinolar bu teknolojiyi kullanan yalnızca bir deneyde gözlemlendi (5). Her iki ölçüm de gösteriyor ki Dünya'nın radyoaktiviteden (20 terawatt) gelen ısısının yaklaşık yarısı, uranyum ve toryumun bozunmasıyla açıklanabilir. Kalan %50'nin kaynağı... henüz ne olduğu bilinmiyor..

5. Dünya üzerindeki yerötrino emisyonlarının yoğunluğunun model haritası - tahminler

Temmuz 2017'de olarak da bilinen binanın inşaatına başlandı. KUMDAN TEPE2024 civarında tamamlanması planlanıyor. Tesis, Güney Dakota'daki eski Homestack'ta yerin yaklaşık 1,5 km altında yer alacak.

Bilim adamları, en az anlaşılan temel parçacıklardan biri olan nötrinoları dikkatle inceleyerek modern fizikteki en önemli soruları yanıtlamak için DUNE kullanmayı planlıyor.

Ağustos 2017'de, uluslararası bir bilim adamları ekibi, Fiziksel İnceleme D dergisinde, DUNE'nin Dünya'nın içini incelemek için bir tarayıcı olarak oldukça yenilikçi bir şekilde kullanılmasını öneren bir makale yayınladı. Sismik dalgalara ve sondajlara, gezegenin içini incelemenin yeni bir yöntemi eklenecek ve bu belki de bize onun tamamen yeni bir resmini gösterecekti. Ancak bu şimdilik sadece bir fikir.

Kozmik karanlık maddeden gezegenimizin içlerine ulaştık, bizim için daha az karanlık değil. ve bu şeylerin anlaşılmazlığı endişe verici, ancak Dünya'ya nispeten yakın olan tüm nesneleri, özellikle de onunla çarpışma yolunda olanları görmememiz endişesi kadar değil.

Ancak, bu biraz farklı bir konudur, yakın zamanda MT'de ayrıntılı olarak tartıştık. Gözlem yöntemleri geliştirme arzumuz tüm bağlamlarda tamamen haklıdır.