Hozirda ko'rinmaydigan narsalar

Ilm-fan biladigan va ko'rgan narsalar, ehtimol mavjud bo'lgan narsalarning faqat kichik bir qismidir. Albatta, ilm-fan va texnologiya “ko‘rish”ni tom ma’noda qabul qilmasligi kerak. Bizning ko'zlarimiz ularni ko'ra olmasa ham, fan uzoq vaqtdan beri havo va uning tarkibidagi kislorod, radio to'lqinlar, ultrabinafsha nurlar, infraqizil nurlanish va atomlar kabi narsalarni "ko'ra" olgan.

Biz ham qaysidir ma'noda ko'ramiz antimoddau oddiy materiya bilan zo'ravonlik bilan o'zaro ta'sir qilganda va bu umuman qiyinroq muammo, chunki biz buni o'zaro ta'sir ta'sirida, yaxlitroq ma'noda, tebranish sifatida ko'rgan bo'lsak ham, 2015 yilgacha bu biz uchun qiyin edi.

Biroq, biz hali ham, qaysidir ma'noda, tortishish kuchini "ko'rmayapmiz", chunki biz hali bu o'zaro ta'sirning bitta tashuvchisini (ya'ni, masalan, gipotetik zarrachani) kashf qilmaganmiz. graviton). Bu erda tortishish tarixi va o'rtasida qandaydir o'xshashlik mavjudligini eslatib o'tish joiz.

Biz ikkinchisining harakatini ko'ramiz, lekin biz uni bevosita kuzatmaymiz, nimadan iboratligini bilmaymiz. Biroq, bu "ko'rinmas" hodisalar o'rtasida tub farq bor. Hech kim hech qachon tortishish kuchiga shubha qilmagan. Ammo qorong'u materiya bilan (1) bu boshqacha.

Qanday g qorong'u energiyaunda qorong'u materiyadan ham ko'proq borligi aytiladi. Uning mavjudligi butun olamning xatti-harakatlariga asoslangan gipoteza sifatida chiqarilgan. "Ko'rish" qorong'u materiyadan ham qiyinroq bo'lishi mumkin, chunki bizning umumiy tajribamiz energiya o'zining tabiatiga ko'ra hislar (va kuzatish asboblari) uchun materiyadan ko'ra kamroq tushunarli bo'lib qolishini o'rgatadi.

Zamonaviy taxminlarga ko'ra, ikkala qorong'i ham uning tarkibining 96% ni tashkil qilishi kerak.

Shunday qilib, aslida, hatto koinotning o'zi ham biz uchun deyarli ko'rinmas, uning chegaralari haqida gap ketganda, biz faqat inson kuzatuvi bilan belgilanadiganlarini bilamiz, lekin agar ular mavjud bo'lsa, uning haqiqiy ekstremallari bo'ladigan narsalarni emas. umuman.

Nimadir bizni butun galaktika bilan birga tortmoqda

Kosmosdagi ba'zi narsalarning ko'rinmasligi dahshatli bo'lishi mumkin, masalan, 100 ta qo'shni galaktikalar koinotdagi sirli nuqta tomon doimiy ravishda harakat qilishlari mumkin. Ajoyib attraktor. Bu mintaqa taxminan 220 million yorug'lik yili uzoqlikda joylashgan va olimlar buni tortishish anomaliyasi deb atashadi. Buyuk Attraktorda kvadrilionlab quyosh massasi bor, deb ishoniladi.

Keling, u kengayib borayotganidan boshlaylik. Bu Katta portlashdan beri sodir bo'lmoqda va bu jarayonning hozirgi tezligi soatiga 2,2 million kilometrga baholanmoqda. Bu shuni anglatadiki, bizning galaktikamiz va unga qo'shni Andromeda galaktikasi ham shunday tezlikda harakatlanishi kerak, to'g'rimi? Uncha emas.

70-yillarda biz kosmosning batafsil xaritalarini yaratdik. Mikroto'lqinli fon (CMB) Koinot va biz Somon yo'lining bir tomoni boshqasiga qaraganda issiqroq ekanligini payqadik. Farqi Selsiy gradusining yuzdan bir qismidan ham ozroq edi, biroq biz Centaurus yulduz turkumi tomon sekundiga 600 km tezlikda harakat qilayotganimizni tushunishimiz uchun yetarli edi.

Bir necha yil o'tgach, biz nafaqat biz, balki bizdan yuz million yorug'lik yili masofasidagi barcha odamlar bir xil yo'nalishda harakat qilayotganini aniqladik. Bunday ulkan masofalarda kengayishga qarshi tura oladigan yagona narsa bor, bu tortishishdir.

Masalan, Andromeda bizdan uzoqlashishi kerak, ammo 4 milliard yildan keyin biz u bilan to'qnashishimiz kerak. Etarli massa kengayishiga qarshi tura oladi. Avvaliga olimlar bu tezlik mahalliy superklaster deb ataladigan chekkada joylashganligimiz bilan bog'liq deb o'ylashdi.

Nega bu sirli Buyuk Attraktorni ko'rish biz uchun shunchalik qiyin? Afsuski, bu bizning ko'rinishimizni to'sib qo'yadigan o'z galaktikamiz. Somon yo'lining kamari orqali biz koinotning taxminan 20 foizini ko'ra olmaymiz. Shunday bo'ladiki, u Buyuk Attraktor bo'lgan joyga boradi. Nazariy jihatdan rentgen va infraqizil kuzatuvlar yordamida bu pardaga kirib borish mumkin, ammo bu aniq tasvirni bermaydi.

Ushbu qiyinchiliklarga qaramay, Buyuk Attraktorning bir mintaqasida 150 million yorug'lik yili masofasida galaktika borligi aniqlandi. Klaster Norma. Uning orqasida bizdan 650 million yorug'lik yili uzoqlikda, 10 XNUMX massaga ega bo'lgan yanada kattaroq superklaster joylashgan. galaktika, bizga ma'lum bo'lgan koinotdagi eng katta ob'ektlardan biri.

Shunday qilib, olimlar Buyuk Attraktorni taklif qilishadi tortishish markazi galaktikalarning ko'plab superklasterlari, shu jumladan bizniki - jami 100 ga yaqin ob'ektlar, masalan, Somon yo'li. Bu qorong'u energiyaning ulkan to'plami yoki katta tortishish kuchiga ega yuqori zichlikli hudud ekanligi haqidagi nazariyalar ham mavjud.

Ba'zi tadqiqotchilarning fikriga ko'ra, bu koinotning yakuniy ... oxiri haqidagi oldindan bashoratdir. Buyuk Depressiya bir necha trillion yil ichida kengayish sekinlashib, orqaga qaytishni boshlaganda koinot qalinlashishini anglatadi. Vaqt o'tishi bilan bu hamma narsani, shu jumladan o'zini ham yeyadigan supermassivga olib keladi.

Biroq, olimlar ta'kidlaganidek, koinotning kengayishi oxir-oqibat Buyuk Attraktorning kuchini mag'lub qiladi. Unga bo'lgan tezligimiz hamma narsa kengayib borayotgan tezlikning beshdan bir qismidir. Biz bir qismi bo'lgan Laniakea (2) ning keng mahalliy tuzilishi bir kun kelib, ko'plab boshqa kosmik mavjudotlar kabi yo'q bo'lib ketishi kerak.

Tabiatning beshinchi kuchi

Biz ko'ra olmaydigan, lekin oxirgi paytlarda jiddiy gumon qilingan narsa beshinchi ta'sir deb ataladi.

Ommaviy axborot vositalarida e'lon qilinayotgan narsalarning kashfiyoti qiziqarli nomga ega bo'lgan faraziy yangi zarracha haqidagi taxminlarni o'z ichiga oladi. X17qorong'u materiya va qorong'u energiya sirini tushuntirishga yordam beradi.

To'rtta o'zaro ta'sir ma'lum: tortishish, elektromagnetizm, kuchli va kuchsiz atom o'zaro ta'sirlari. Ma'lum bo'lgan to'rtta kuchning materiyaga ta'siri, atomlarning mikro olamidan tortib galaktikalarning ulkan miqyosigacha, yaxshi hujjatlashtirilgan va ko'p hollarda tushunarli. Biroq, bizning koinotimiz massasining taxminan 96% qorong'u materiya va qorong'u energiya deb ataladigan tushunarsiz, tushunarsiz narsalardan iboratligini hisobga olsangiz, olimlar bu to'rtta o'zaro ta'sir kosmosdagi hamma narsani anglatmaydi, deb uzoq vaqtdan beri gumon qilishlari ajablanarli emas. . davom etadi.

Muallifi boshchiligidagi jamoa bo'lgan yangi kuchni tasvirlashga urinish Attila Krasnagorskaya (3), o'tgan kuzda biz eshitgan Vengriya Fanlar akademiyasining Yadro tadqiqotlari institutida (ATOMKI) fizika sirli o'zaro ta'sirlar mavjudligining birinchi belgisi emas edi.

Xuddi shu olimlar "beshinchi kuch" haqida birinchi marta 2016 yilda protonlarni kimyoviy elementlarning variantlari bo'lgan izotoplarga aylantirish bo'yicha tajriba o'tkazgandan so'ng yozishgan. Tadqiqotchilar protonlar litiy-7 deb nomlanuvchi izotopni berilliy-8 deb ataladigan beqaror atom turiga aylantirishini kuzatdilar.

3. Prof. Attila Krasnohorkay (o'ngda)

Beriliy-8 yemirilganda elektron va pozitron juftlari hosil bo‘lib, ular bir-birini itargan va bu zarrachalarning burchak ostida uchib chiqishiga sabab bo‘lgan. Jamoa parchalanish jarayonida chiqariladigan yorug'lik energiyasi va zarrachalar bir-biridan uchib ketadigan burchaklar o'rtasidagi bog'liqlikni ko'rishni kutgan. Buning o'rniga elektronlar va pozitronlar o'zlarining modellari bashorat qilganidan deyarli etti marta tez-tez 140 gradusga burilib ketishdi, bu kutilmagan natija.

"Ko'rinadigan dunyo haqidagi barcha bilimlarimizni zarralar fizikasining standart modeli deb ataladigan model yordamida tasvirlash mumkin", deb yozadi Krasnagorkay. “Biroq, u elektrondan og'irroq va elektrondan 207 marta og'irroq bo'lgan muondan engilroq zarrachalarni ta'minlamaydi. Agar biz yuqoridagi massa oynasida yangi zarracha topsak, bu standart modelga kiritilmagan yangi o'zaro ta'sirni ko'rsatadi.

Sirli ob'ekt X17 nomini oldi, chunki uning taxminiy massasi 17 megaelektronvolt (MeV) bo'lib, bu elektronnikidan taxminan 34 baravar ko'p. Tadqiqotchilar tritiyning geliy-4 ga parchalanishini kuzatdilar va yana bir bor g'alati diagonal razryadni kuzatdilar, bu massasi taxminan 17 MeV bo'lgan zarrachani ko'rsatadi.

"Foton elektromagnit kuchga vositachilik qiladi, glyuon kuchli kuchga vositachilik qiladi va W va Z bozonlari zaif kuchga vositachilik qiladi", deb tushuntirdi Krasnahorkay.

"Bizning X17 zarrachamiz yangi o'zaro ta'sirga vositachilik qilishi kerak, beshinchisi. Yangi natija birinchi tajriba shunchaki tasodif bo‘lishi yoki natijalar tizim xatosiga sabab bo‘lishi ehtimolini kamaytiradi”.

Oyoq ostidagi qorong'u materiya

Buyuk Koinotdan, buyuk fizikaning jumboqlari va sirlarining noaniq olamidan Yerga qaytaylik. Bu erda biz juda hayratlanarli muammoga duch kelamiz ... ichidagi hamma narsani ko'rish va aniq tasvirlash (4).

Bir necha yil oldin biz MT da yozgan edik yer yadrosining siriparadoks uning yaratilishi bilan bog'liq bo'lib, uning tabiati va tuzilishi qanday ekanligi aniq noma'lum. bilan test qilish kabi usullarimiz bor seysmik to'lqinlar, shuningdek, ilmiy kelishuv mavjud bo'lgan Yerning ichki tuzilishi modelini ishlab chiqishga muvaffaq bo'ldi.

ammo uzoq yulduzlar va galaktikalar bilan solishtirganda, masalan, oyog'imiz ostida nima borligini tushunish zaif. Kosmik ob'ektlarni, hatto juda uzoqdagilarni ham biz shunchaki ko'ramiz. Yadro, mantiya qatlamlari, hatto er qobig'ining chuqurroq qatlamlari haqida ham shunday deyish mumkin emas..

Faqat eng to'g'ridan-to'g'ri tadqiqot mavjud. Tog' vodiylari bir necha kilometr chuqurlikdagi toshlarni ochadi. Eng chuqur qidiruv quduqlari 12 km dan sal ko'proq chuqurlikka cho'zilgan.

Chuqurroq bo'lgan toshlar va minerallar haqida ma'lumot ksenolitlar tomonidan taqdim etiladi, ya'ni. vulqon jarayonlari natijasida yirtilgan va Yer tubidan olib tashlangan jinslarning parchalari. Ularga asoslanib, neftshunoslar bir necha yuz kilometr chuqurlikdagi minerallarning tarkibini aniqlashlari mumkin.

Yerning radiusi - 6371 km, bu bizning barcha "infiltratorlarimiz" uchun oson yo'l emas. Taxminan 5 daraja Selsiy bo'yicha ulkan bosim va harorat tufayli, yaqin kelajakda eng chuqur ichki qism to'g'ridan-to'g'ri kuzatish uchun ochiq bo'lishini kutish qiyin.

Xo'sh, biz Yerning ichki tuzilishi haqida bilganimizni qanday bilamiz? Bunday ma'lumotlar zilzilalar natijasida hosil bo'lgan seysmik to'lqinlar bilan ta'minlanadi, ya'ni. elastik muhitda tarqaladigan elastik to'lqinlar.

Ular o'z nomlarini zarbalar natijasida hosil bo'lganligi sababli oldilar. Ikki turdagi elastik (seysmik) to'lqinlar elastik (tog'li) muhitda tarqalishi mumkin: tezroq - bo'ylama va sekinroq - ko'ndalang. Birinchisi to'lqin tarqalish yo'nalishi bo'ylab sodir bo'ladigan muhitning tebranishlari bo'lsa, muhitning ko'ndalang tebranishlarida ular to'lqin tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar bo'ladi.

Bo'ylama to'lqinlar birinchi bo'lib (lat. primae), ko'ndalang to'lqinlar ikkinchi (lat. secundae) qayd etiladi, shuning uchun ularning seysmologiyadagi an'anaviy belgilari - bo'ylama to'lqinlar p va ko'ndalang s. P-to'lqinlar s dan taxminan 1,73 marta tezroq.

Seysmik to'lqinlar tomonidan taqdim etilgan ma'lumotlar elastik xususiyatlarga asoslangan Yerning ichki qismining modelini yaratishga imkon beradi. Biz boshqa jismoniy xususiyatlarni aniqlashimiz mumkin tortishish maydoni (zichlik, bosim), kuzatish magnitotellurik oqimlar Yer mantiyasida hosil bo'lgan (elektr o'tkazuvchanligini taqsimlash) yoki Yerning issiqlik oqimining parchalanishi.

Petrologik tarkibni yuqori bosim va harorat sharoitida minerallar va jinslarning xossalarini laboratoriya tadqiqotlari bilan solishtirish orqali aniqlash mumkin.

Yer issiqlik chiqaradi va u qayerdan kelgani noma'lum. Yaqinda eng qiyin elementar zarralar bilan bog'liq yangi nazariya paydo bo'ldi. Sayyoramiz ichidan tarqalayotgan issiqlik siriga muhim maslahatlar tabiat tomonidan taqdim etilishi mumkin, deb ishoniladi. neytrino - juda kichik massali zarralar - Yerning ichaklarida sodir bo'ladigan radioaktiv jarayonlar natijasida chiqariladi.

Radioaktivlikning asosiy ma'lum manbalari bu beqaror toriy va kaliydir, chunki biz yer yuzasidan 200 km gacha bo'lgan tog' jinslari namunalaridan bilamiz. Chuqurroq nima borligi allaqachon noma'lum.

Biz buni bilamiz geoneytrino uranning parchalanishi paytida chiqariladigan energiya kaliyning parchalanishi paytida chiqarilgandan ko'ra ko'proq energiyaga ega. Shunday qilib, geoneytrinolarning energiyasini o'lchab, biz ular qanday radioaktiv moddadan ekanligini bilib olamiz.

Afsuski, geoneytrinolarni aniqlash juda qiyin. Shuning uchun, 2003 yilda ularning birinchi kuzatuvi uchun taxminan to'ldirilgan ulkan er osti detektori kerak edi. tonna suyuqlik. Ushbu detektorlar suyuqlikdagi atomlar bilan to'qnashuvni aniqlash orqali neytrinolarni o'lchaydi.

O'shandan beri geoneytrinolar ushbu texnologiya yordamida faqat bitta tajribada kuzatilgan (5). Ikkala o'lchov ham buni ko'rsatadi Radioaktivlikdan (20 teravatt) Yerning issiqligining taxminan yarmini uran va toriyning parchalanishi bilan izohlash mumkin. Qolgan 50% manba... nima ekani hozircha noma'lum.

5. Yerdagi geoneytrino chiqindilari intensivligining namunaviy xaritasi - prognozlar

2017 yil iyul oyida binoning qurilishi boshlandi, shuningdek, deb nomlanuvchi DUNEtaxminan 2024 yilda yakunlanishi rejalashtirilgan. Ob'ekt Janubiy Dakota shtatining sobiq Homestack shahrida deyarli 1,5 km er ostida joylashadi.

Olimlar eng kam tushunilgan fundamental zarralardan biri bo‘lgan neytrinolarni sinchkovlik bilan o‘rganish orqali DUNE yordamida zamonaviy fizikaning eng muhim savollariga javob berishni rejalashtirmoqda.

2017-yil avgust oyida xalqaro olimlar jamoasi Physical Review D jurnalida DUNE-dan Yerning ichki qismini o‘rganish uchun skaner sifatida ancha innovatsion foydalanishni taklif qiluvchi maqola chop etdi. Seysmik to'lqinlar va quduqlarga sayyoramizning ichki qismini o'rganishning yangi usuli qo'shiladi, bu bizga uning mutlaqo yangi rasmini ko'rsatishi mumkin edi. Biroq, bu hozircha faqat g'oya.

Kosmik qorong'u materiyadan biz sayyoramizning ichki qismiga o'tdik, biz uchun qorong'i emas. va bu narsalarning o'tib bo'lmasligi tashvishga soladi, lekin biz Yerga nisbatan yaqin bo'lgan barcha ob'ektlarni, ayniqsa u bilan to'qnashuv yo'lida bo'lgan narsalarni ko'rmasligimizdan tashvishlanmaydi.

Biroq, bu biroz boshqacha mavzu, biz yaqinda MT da batafsil muhokama qildik. Bizning kuzatish usullarini ishlab chiqish istagimiz barcha sharoitlarda to'liq oqlanadi.