Gjërat që aktualisht janë të padukshme

Gjërat që shkenca di dhe sheh janë vetëm një pjesë e vogël e asaj që ndoshta ekziston. Natyrisht, shkenca dhe teknologjia nuk duhet ta marrin "vizionin" fjalë për fjalë. Edhe pse sytë tanë nuk mund t'i shohin ato, shkenca ka qenë prej kohësh në gjendje të "shohë" gjëra të tilla si ajri dhe oksigjeni që ai përmban, valët e radios, drita ultravjollcë, rrezatimi infra i kuq dhe atomet.

Ne gjithashtu shohim në një kuptim antimaterieskur ndërvepron dhunshëm me materien e zakonshme, dhe kjo në përgjithësi është një problem më i vështirë, sepse edhe pse këtë e pamë në efektet e ndërveprimit, në një kuptim më të plotë, si vibrime, ishte e pakapshme për ne deri në vitin 2015.

Megjithatë, ne ende, në njëfarë kuptimi, nuk e "shohim" gravitetin, sepse nuk kemi zbuluar ende një bartës të vetëm të këtij ndërveprimi (d.m.th., për shembull, një grimcë hipotetike e quajtur graviton). Vlen të përmendet këtu se ka një farë analogjie midis historisë së gravitetit dhe .

Ne e shohim veprimin e kësaj të fundit, por nuk e vëzhgojmë drejtpërdrejt, nuk e dimë se nga çfarë përbëhet. Megjithatë, ekziston një ndryshim thelbësor midis këtyre fenomeneve "të padukshme". Askush nuk e ka vënë në dyshim gravitetin. Por me lëndën e errët (1) është ndryshe.

Si g energji e errëtqë thuhet se përmban edhe më shumë se materie e errët. Ekzistenca e tij u konkludua si një hipotezë e bazuar në sjelljen e universit në tërësi. "Të shohësh" ka të ngjarë të jetë edhe më e vështirë se materia e errët, vetëm sepse përvoja jonë e përbashkët na mëson se energjia, nga vetë natyra e saj, mbetet diçka më pak e aksesueshme për shqisat (dhe instrumentet e vëzhgimit) sesa materia.

Sipas supozimeve moderne, të dyja ato të errëta duhet të përbëjnë 96% të përmbajtjes së saj.

Pra, në fakt, edhe vetë universi është kryesisht i padukshëm për ne, për të mos përmendur që kur bëhet fjalë për kufijtë e tij, ne njohim vetëm ato që përcaktohen nga vëzhgimi njerëzor, dhe jo ato që do të ishin ekstremet e tij të vërteta - nëse ekzistojnë. fare.

Diçka po na tërheq së bashku me të gjithë galaktikën

Padukshmëria e disa gjërave në hapësirë ​​mund të jetë tronditëse, siç është fakti që 100 galaktika fqinje po lëvizin vazhdimisht drejt një pike misterioze në univers të njohur si Tërheqës i madh. Ky rajon është rreth 220 milionë vite dritë larg dhe shkencëtarët e quajnë atë një anomali gravitacionale. Besohet se Tërheqësi i Madh ka një masë katërliona diejsh.

Le të fillojmë me faktin se po zgjerohet. Kjo ka ndodhur që nga Big Bengu dhe shpejtësia aktuale e këtij procesi llogaritet në 2,2 milionë kilometra në orë. Kjo do të thotë që galaktika jonë dhe galaktika e saj fqinje Andromeda duhet gjithashtu të lëvizin me atë shpejtësi, apo jo? Jo ne te vertete.

Në vitet '70 ne krijuam harta të detajuara të hapësirës së jashtme. Sfondi i mikrovalës (CMB) Univers dhe ne vumë re se njëra anë e Rrugës së Qumështit është më e ngrohtë se tjetra. Diferenca ishte më pak se një e qindta e gradës Celsius, por mjaftoi që ne të kuptonim se po lëviznim me një shpejtësi prej 600 km në sekondë drejt yjësisë Centaurus.

Disa vjet më vonë, ne zbuluam se jo vetëm ne, por të gjithë brenda njëqind milion vite dritë nga ne po lëviznim në të njëjtin drejtim. Ekziston vetëm një gjë që mund t'i rezistojë zgjerimit në distanca kaq të mëdha, dhe kjo është graviteti.

Andromeda, për shembull, duhet të largohet prej nesh, por në 4 miliardë vjet do të na duhet të ... përplasemi me të. Masa e mjaftueshme mund t'i rezistojë zgjerimit. Në fillim, shkencëtarët menduan se kjo shpejtësi ishte për shkak të vendndodhjes sonë në periferi të të ashtuquajturit Supergrup Lokal.

Pse është kaq e vështirë për ne të shohim këtë Tërheqës të Madh misterioz? Fatkeqësisht, kjo është galaktika jonë, e cila na bllokon pamjen. Përmes brezit të Rrugës së Qumështit, ne nuk mund të shohim rreth 20% të universit. Thjesht ndodh që ai shkon pikërisht aty ku është Tërheqësi i Madh. Teorikisht është e mundur të depërtohet në këtë vello me vëzhgime me rreze X dhe infra të kuqe, por kjo nuk jep një pamje të qartë.

Pavarësisht këtyre vështirësive, u zbulua se në një rajon të Tërheqësit të Madh, në një distancë prej 150 milionë vitesh dritë, ekziston një galaktikë Cluster Norma. Pas tij është një supergrup edhe më masiv, 650 milionë vite dritë larg, që përmban një masë prej 10. galaktikë, një nga objektet më të mëdha në univers të njohur për ne.

Pra, shkencëtarët sugjerojnë se Tërheqësi i Madh qendra e gravitetit shumë supergrupe galaktikash, duke përfshirë tonën - rreth 100 objekte në total, si Rruga e Qumështit. Ekzistojnë gjithashtu teori që është një koleksion i madh i energjisë së errët ose një zonë me densitet të lartë me një tërheqje të madhe gravitacionale.

Disa studiues besojnë se kjo është vetëm një parashijim i fundit...fundit të universit. Depresioni i Madh do të thotë se universi do të trashet në disa trilion vjet, kur zgjerimi të ngadalësohet dhe të fillojë të kthehet. Me kalimin e kohës, kjo do të çonte në një supermasive që do të hante gjithçka, duke përfshirë veten.

Sidoqoftë, siç vërejnë shkencëtarët, zgjerimi i Universit përfundimisht do të mposhtë fuqinë e Tërheqësit të Madh. Shpejtësia jonë drejt tij është vetëm një e pesta e shpejtësisë me të cilën çdo gjë po zgjerohet. Struktura e gjerë lokale e Laniakea (2), pjesë e së cilës ne jemi, një ditë do të duhet të shpërbëhet, ashtu si shumë entitete të tjera kozmike.

Forca e pestë e natyrës

Diçka që nuk mund ta shohim, por që dyshohet rëndë kohët e fundit, është i ashtuquajturi ndikimi i pestë.

Zbulimi i asaj që po raportohet në media përfshin spekulime për një grimcë të re hipotetike me një emër intrigues. X17mund të ndihmojë në shpjegimin e misterit të materies së errët dhe energjisë së errët.

Njihen katër ndërveprime: graviteti, elektromagnetizmi, ndërveprimet atomike të forta dhe të dobëta. Ndikimi i katër forcave të njohura në materie, nga mikro-sfera e atomeve deri në shkallën kolosale të galaktikave, është i dokumentuar mirë dhe në shumicën e rasteve i kuptueshëm. Megjithatë, kur merrni parasysh se afërsisht 96% e masës së universit tonë përbëhet nga gjëra të errëta, të pashpjegueshme të quajtura materia e errët dhe energjia e errët, nuk është çudi që shkencëtarët kanë dyshuar prej kohësh se këto katër forca nuk përfaqësojnë gjithçka në kozmos. . vazhdon.

Një përpjekje për të përshkruar një forcë të re, autori i së cilës është një ekip i udhëhequr nga Attila Krasnagorskaya (3), fizika në Institutin për Kërkime Bërthamore (ATOMKI) të Akademisë Hungareze të Shkencave, për të cilën dëgjuam vjeshtën e kaluar, nuk ishte treguesi i parë i ekzistencës së ndërveprimeve misterioze.

Të njëjtët shkencëtarë shkruajtën për herë të parë për "forcën e pestë" në vitin 2016, pasi kryen një eksperiment për të kthyer protonet në izotope, të cilët janë variante të elementeve kimike. Studiuesit panë se si protonet e kthenin një izotop të njohur si litium-7 në një lloj atomi të paqëndrueshëm të quajtur berilium-8.

3. Prof. Attila Krasnohorkai (djathtas)

Kur beriliumi-8 u prish, u formuan çifte elektronesh dhe pozitronesh, të cilat zmbrapsnin njëri-tjetrin, duke bërë që grimcat të fluturonin jashtë në një kënd. Ekipi priste të shihte një korrelacion midis energjisë së dritës të emetuar gjatë procesit të kalbjes dhe këndeve në të cilat grimcat fluturojnë larg. Në vend të kësaj, elektronet dhe pozitronet u devijuan 140 gradë pothuajse shtatë herë më shpesh sesa parashikonin modelet e tyre, një rezultat i papritur.

"Të gjitha njohuritë tona për botën e dukshme mund të përshkruhen duke përdorur të ashtuquajturin Modeli Standard i fizikës së grimcave," shkruan Krasnagorkay. “Megjithatë, ai nuk parashikon asnjë grimcë më të rëndë se një elektron dhe më të lehtë se një muon, i cili është 207 herë më i rëndë se një elektron. Nëse gjejmë një grimcë të re në dritaren e masës së mësipërme, kjo do të tregonte një ndërveprim të ri që nuk përfshihet në Modelin Standard.”

Objekti misterioz është quajtur X17 për shkak të masës së tij të vlerësuar prej 17 megaelektronvolt (MeV), rreth 34 herë më shumë se një elektron. Studiuesit vëzhguan zbërthimin e tritiumit në helium-4 dhe vunë re edhe një herë një shkarkesë të çuditshme diagonale, që tregonte një grimcë me një masë prej rreth 17 MeV.

"Fotoni ndërmjetëson forcën elektromagnetike, gluoni ndërmjetëson forcën e fortë dhe bozonet W dhe Z ndërmjetësojnë forcën e dobët," shpjegoi Krasnahorkai.

“Grimca jonë X17 duhet të ndërmjetësojë një ndërveprim të ri, të pestin. Rezultati i ri zvogëlon gjasat që eksperimenti i parë të ishte thjesht një rastësi, ose që rezultatet të shkaktuan një gabim të sistemit."

Lënda e errët nën këmbë

Nga Universi i madh, nga sfera e paqartë e gjëegjëzave dhe mistereve të fizikës së madhe, le të kthehemi në Tokë. Këtu përballemi me një problem mjaft befasues... me shikimin dhe paraqitjen e saktë të gjithçkaje që është brenda (4).

Para disa vitesh kemi shkruar në MT për misterin e bërthamës së tokësse me krijimin e tij lidhet një paradoks dhe nuk dihet saktësisht se cila është natyra dhe struktura e tij. Ne kemi metoda të tilla si testimi me valët sizmike, gjithashtu arriti të zhvillojë një model të strukturës së brendshme të Tokës, për të cilin ka marrëveshje shkencore.

megjithatë krahasuar me yjet dhe galaktikat e largëta, për shembull, kuptimi ynë i asaj që shtrihet poshtë këmbëve tona është i dobët. Objektet hapësinore, madje edhe ato shumë të largëta, ne thjesht i shohim. E njëjta gjë nuk mund të thuhet për bërthamën, shtresat e mantelit, apo edhe shtresat më të thella të kores së tokës..

Vetëm kërkimet më të drejtpërdrejta janë në dispozicion. Luginat malore ekspozojnë shkëmbinj deri në disa kilometra të thellë. Puset më të thella të eksplorimit shtrihen në një thellësi prej pak më shumë se 12 km.

Informacioni rreth shkëmbinjve dhe mineraleve që ndërtojnë më të thella jepet nga ksenolitë, d.m.th. fragmente shkëmbinjsh të shqyer dhe të larguar nga zorrët e Tokës si rezultat i proceseve vullkanike. Mbi bazën e tyre, petrologët mund të përcaktojnë përbërjen e mineraleve në një thellësi prej disa qindra kilometrash.

Rrezja e Tokës është 6371 km, që nuk është një rrugë e lehtë për të gjithë “të infiltruarit” tanë. Për shkak të presionit dhe temperaturës së madhe që arrin rreth 5 gradë Celsius, është e vështirë të pritet që brendësia më e thellë të bëhet e aksesueshme për vëzhgim të drejtpërdrejtë në të ardhmen e parashikueshme.

Pra, si e dimë ne atë që dimë për strukturën e brendshme të Tokës? Një informacion i tillë jepet nga valët sizmike të krijuara nga tërmetet, d.m.th. valët elastike që përhapen në një mjedis elastik.

Ata e kanë marrë emrin nga fakti se janë krijuar nga goditjet. Dy lloje valësh elastike (sizmike) mund të përhapen në një mjedis elastik (malor): më të shpejtë - gjatësor dhe më të ngadalshëm - tërthor. Të parat janë lëkundje të mediumit që ndodhin përgjatë drejtimit të përhapjes së valës, ndërsa në lëkundjet tërthore të mediumit ato ndodhin pingul me drejtimin e përhapjes së valës.

Valët gjatësore regjistrohen të parat (lat. primae), dhe valët tërthore regjistrohen të dytat (lat. secundae), prandaj edhe shënimi i tyre tradicional në sizmologji - valët gjatësore p dhe tërthore s. Valët P janë rreth 1,73 herë më të shpejta se s.

Informacioni i siguruar nga valët sizmike bën të mundur ndërtimin e një modeli të brendësisë së Tokës bazuar në vetitë elastike. Ne mund të përcaktojmë veti të tjera fizike bazuar në fushë gravitacionale (dendësia, presioni), vëzhgimi rrymat magnetotelurike të krijuara në mantelin e Tokës (shpërndarja e përçueshmërisë elektrike) ose zbërthimi i rrjedhës së nxehtësisë së Tokës.

Përbërja petrologjike mund të përcaktohet duke krahasuar me studimet laboratorike të vetive të mineraleve dhe shkëmbinjve në kushte presionesh dhe temperaturash të larta.

Toka rrezaton nxehtësi dhe nuk dihet nga vjen. Kohët e fundit, një teori e re është shfaqur në lidhje me grimcat elementare më të pakapshme. Besohet se të dhëna të rëndësishme për misterin e nxehtësisë që rrezatohet nga brenda planetit tonë mund të sigurohen nga natyra. neutrino - grimca me masë jashtëzakonisht të vogël - të emetuara nga proceset radioaktive që ndodhin në zorrët e Tokës.

Burimet kryesore të njohura të radioaktivitetit janë toriumi dhe kaliumi i paqëndrueshëm, siç e dimë nga mostrat e shkëmbinjve deri në 200 km nën sipërfaqen e tokës. Ajo që qëndron më thellë është tashmë e panjohur.

Ne e dimë atë gjeoneutrino ato që emetohen gjatë kalbjes së uraniumit kanë më shumë energji sesa ato të emetuara gjatë kalbjes së kaliumit. Kështu, duke matur energjinë e gjeoneutrinos, ne mund të zbulojmë se nga çfarë materiali radioaktiv vijnë.

Fatkeqësisht, gjeoneutrinot janë shumë të vështira për t'u zbuluar. Prandaj, vëzhgimi i tyre i parë në 2003 kërkonte një detektor të madh nëntokësor të mbushur me përafërsisht. ton lëng. Këta detektorë matin neutrinot duke zbuluar përplasjet me atomet në një lëng.

Që atëherë, gjeoneutrinot janë vëzhguar vetëm në një eksperiment duke përdorur këtë teknologji (5). Të dyja matjet e tregojnë këtë Rreth gjysma e nxehtësisë së Tokës nga radioaktiviteti (20 teravat) mund të shpjegohet me kalbjen e uraniumit dhe toriumit. Burimi i 50% të mbetur... nuk dihet ende se çfarë.

5. Harta model e intensitetit të emetimeve të gjeoneutrinos në Tokë - parashikime

Në korrik 2017, filloi ndërtimi i ndërtesës, e njohur edhe si DUNAplanifikuar për të përfunduar rreth vitit 2024. Objekti do të vendoset pothuajse 1,5 km nën tokë në ish-Homestack, Dakota e Jugut.

Shkencëtarët planifikojnë të përdorin DUNE për t'iu përgjigjur pyetjeve më të rëndësishme në fizikën moderne duke studiuar me kujdes neutrinot, një nga grimcat themelore më pak të kuptuara.

Në gusht 2017, një ekip ndërkombëtar shkencëtarësh botoi një artikull në revistën Physical Review D duke propozuar një përdorim mjaft inovativ të DUNE si një skaner për të studiuar brendësinë e Tokës. Valëve sizmike dhe gropave do t'i shtohej një metodë e re e studimit të brendësisë së planetit, e cila ndoshta do të na tregonte një pamje krejtësisht të re të tij. Megjithatë, kjo është vetëm një ide për momentin.

Nga materia e errët kozmike, arritëm në brendësi të planetit tonë, jo më pak të errët për ne. dhe padepërtueshmëria e këtyre gjërave është shqetësuese, por jo aq sa ankthi se nuk i shohim të gjitha objektet që janë relativisht afër Tokës, veçanërisht ato që janë në rrugën e përplasjes me të.

Sidoqoftë, kjo është një temë paksa e ndryshme, të cilën së fundmi e kemi diskutuar në detaje në MT. Dëshira jonë për të zhvilluar metoda të vëzhgimit është plotësisht e justifikuar në të gjitha kontekstet.