Իրեր, որոնք ներկայումս անտեսանելի են

Այն, ինչ գիտությունը գիտի և տեսնում է, գոյություն ունեցողի միայն մի փոքր մասն է: Իհարկե, գիտությունն ու տեխնիկան չպետք է բառացիորեն ընդունեն «տեսլականը»: Թեև մեր աչքերը չեն կարող տեսնել դրանք, գիտությունը վաղուց կարողացել է «տեսնել» այնպիսի բաներ, ինչպիսիք են օդը և դրա մեջ պարունակվող թթվածինը, ռադիոալիքները, ուլտրամանուշակագույն լույսը, ինֆրակարմիր ճառագայթումը և ատոմները:

Մենք նաև ինչ-որ իմաստով տեսնում ենք հականյութերբ այն դաժանորեն փոխազդում է սովորական նյութի հետ, և դա, ընդհանուր առմամբ, ավելի բարդ խնդիր է, քանի որ թեև մենք դա տեսնում էինք փոխազդեցության հետևանքների մեջ, ավելի ամբողջական իմաստով, որպես թրթռումներ, այն մեզ համար անհասկանալի էր մինչև 2015 թվականը:

Այնուամենայնիվ, մենք դեռ ինչ-որ իմաստով չենք «տեսնում» ձգողականությունը, քանի որ մենք դեռ չենք հայտնաբերել այս փոխազդեցության մեկ կրող (այսինքն, օրինակ, հիպոթետիկ մասնիկ, որը կոչվում է. գրավիտոն) Այստեղ հարկ է նշել, որ որոշակի անալոգիա կա գրավիտացիայի պատմության և .

Մենք տեսնում ենք վերջինիս գործողությունը, բայց ուղղակիորեն չենք դիտարկում, չգիտենք, թե ինչից է այն բաղկացած։ Սակայն այս «անտեսանելի» երեւույթների միջեւ կա սկզբունքային տարբերություն. Ոչ ոք երբեք կասկածի տակ չի դրել ձգողականությունը: Բայց մութ նյութի դեպքում (1) դա այլ է:

Ինչպես Գ մութ էներգիաորն ասում են, որ պարունակում է նույնիսկ ավելին, քան մութ նյութը: Նրա գոյությունը ենթադրվում էր որպես վարկած, որը հիմնված է ամբողջ տիեզերքի վարքագծի վրա: «Տեսնելը», հավանաբար, նույնիսկ ավելի դժվար կլինի, քան մութ նյութը, թեկուզ միայն այն պատճառով, որ մեր ընդհանուր փորձը սովորեցնում է, որ էներգիան իր բնույթով մնում է զգայարանների (և դիտարկման գործիքների) համար ավելի քիչ հասանելի բան, քան նյութը:

Ժամանակակից ենթադրությունների համաձայն՝ երկուսն էլ մութը պետք է կազմեն դրա բովանդակության 96%-ը։

Այսպիսով, իրականում նույնիսկ տիեզերքն ինքնին մեծ մասամբ անտեսանելի է մեզ համար, էլ չենք խոսում այն ​​մասին, որ երբ խոսքը վերաբերում է դրա սահմաններին, մենք գիտենք միայն նրանց, որոնք որոշվում են մարդու դիտարկմամբ, և ոչ թե նրանք, որոնք կլինեն նրա իրական ծայրահեղությունները, եթե դրանք գոյություն ունեն: ընդհանրապես.

Ինչ-որ բան մեզ ձգում է ամբողջ գալակտիկայի հետ միասին

Տիեզերքում որոշ իրերի անտեսանելիությունը կարող է սարսափելի լինել, օրինակ այն փաստը, որ հարևան 100 գալակտիկաները անընդհատ շարժվում են դեպի տիեզերքի մի խորհրդավոր կետ, որը հայտնի է որպես Մեծ գրավիչ. Այս շրջանը գտնվում է մեզանից մոտ 220 միլիոն լուսային տարի, և գիտնականներն այն անվանում են գրավիտացիոն անոմալիա: Ենթադրվում է, որ Մեծ գրավիչն ունի կվադրիլիոն արևների զանգված:

Սկսենք նրանից, որ այն ընդլայնվում է։ Դա տեղի է ունենում Մեծ պայթյունից հետո, և այս գործընթացի ներկայիս արագությունը գնահատվում է ժամում 2,2 միլիոն կիլոմետր: Սա նշանակում է, որ մեր գալակտիկան և նրա հարևան Անդրոմեդա գալակտիկան նույնպես պետք է շարժվեն այդ արագությամբ, այնպես չէ՞: Իրականում ոչ:

70-ականներին մենք ստեղծեցինք արտաքին տիեզերքի մանրամասն քարտեզներ։ Միկրոալիքային ֆոն (CMB) Տիեզերքը և մենք նկատեցինք, որ Ծիր Կաթինի մի կողմն ավելի տաք է, քան մյուսը: Տարբերությունը Ցելսիուսի հարյուրերորդական աստիճանից էլ քիչ էր, բայց մեզ համար բավական էր հասկանալու, որ մենք շարժվում էինք վայրկյանում 600 կմ արագությամբ դեպի Կենտավրոս համաստեղություն։

Մի քանի տարի անց մենք հայտնաբերեցինք, որ ոչ միայն մենք, այլև մեզանից հարյուր միլիոն լուսային տարվա հեռավորության վրա գտնվող բոլոր մարդիկ շարժվում են նույն ուղղությամբ: Կա միայն մեկ բան, որը կարող է դիմակայել ընդարձակմանը նման հսկայական հեռավորությունների վրա, դա գրավիտացիան է:

Անդրոմեդան, օրինակ, պետք է հեռանա մեզանից, բայց 4 միլիարդ տարի հետո մենք ստիպված կլինենք ... բախվել նրա հետ: Բավարար զանգվածը կարող է դիմակայել ընդարձակմանը: Սկզբում գիտնականները կարծում էին, որ այս արագությունը պայմանավորված է, այսպես կոչված, Տեղական սուպերկլաստերի ծայրամասում գտնվող մեր դիրքով:

Ինչո՞ւ է մեզ համար այդքան դժվար տեսնել այս առեղծվածային Մեծ գրավչին: Ցավոք սրտի, սա մեր սեփական գալակտիկան է, որը փակում է մեր տեսադաշտը: Ծիր Կաթինի գոտու միջով մենք չենք կարող տեսնել տիեզերքի մոտ 20%-ը: Պարզապես պատահում է, որ նա գնում է հենց այնտեղ, որտեղ գտնվում է Մեծ գրավիչը: Այս շղարշը տեսականորեն հնարավոր է թափանցել ռենտգենյան եւ ինֆրակարմիր դիտարկումներով, սակայն դա հստակ պատկեր չի տալիս։

Չնայած այս դժվարություններին, պարզվեց, որ Մեծ գրավիչի մի շրջանում, 150 միլիոն լուսային տարվա հեռավորության վրա, կա գալակտիկա. Կլաստեր Նորմա. Նրա հետևում 650 միլիոն լուսային տարի հեռավորության վրա գտնվող ավելի զանգվածային գերկույտ է, որը պարունակում է 10 զանգված: գալակտիկա՝ մեզ հայտնի տիեզերքի ամենամեծ օբյեկտներից մեկը։

Այսպիսով, գիտնականները առաջարկում են, որ Մեծ գրավիչը ինքնահոս կենտրոն Գալակտիկաների շատ գերկույտեր, ներառյալ մերը, ընդհանուր առմամբ մոտ 100 օբյեկտ, ինչպիսին է Ծիր Կաթինը: Կան նաև տեսություններ, որ դա մութ էներգիայի հսկայական հավաքածու է կամ մեծ խտության տարածք՝ հսկայական ձգողականությամբ:

Որոշ հետազոտողներ կարծում են, որ սա ընդամենը տիեզերքի վերջնական ... վերջի նախաճաշակումն է: Մեծ դեպրեսիան կնշանակի, որ տիեզերքը կխտանա մի քանի տրիլիոն տարի հետո, երբ ընդլայնումը կդանդաղի և կսկսի շրջվել: Ժամանակի ընթացքում դա կհանգեցնի գերզանգվածի, որը կուտի ամեն ինչ, ներառյալ իրեն:

Այնուամենայնիվ, ինչպես նշում են գիտնականները, Տիեզերքի ընդլայնումը ի վերջո կհաղթի Մեծ գրավիչի ուժին: Մեր արագությունը դեպի այն ընդամենը մեկ հինգերորդն է այն արագության, որով ամեն ինչ ընդլայնվում է: Լանիակեայի (2) հսկայական կառուցվածքը, որի մի մասն ենք մենք, մի օր պետք է ցրվեն, ինչպես շատ այլ տիեզերական էակներ:

Բնության հինգերորդ ուժը

Մի բան, որը մենք չենք կարող տեսնել, բայց որի մասին վերջին շրջանում լրջորեն կասկածվում է, այսպես կոչված հինգերորդ ազդեցությունն է:

Լրատվամիջոցներում հաղորդվողի բացահայտումը ենթադրում է ինտրիգային անուն ունեցող հիպոթետիկ նոր մասնիկի մասին: X17կարող է օգնել բացատրել մութ նյութի և մութ էներգիայի առեղծվածը:

Հայտնի է չորս փոխազդեցություն՝ ձգողականություն, էլեկտրամագնիսականություն, ուժեղ և թույլ ատոմային փոխազդեցություններ։ Չորս հայտնի ուժերի ազդեցությունը նյութի վրա՝ սկսած ատոմների միկրոտիրույթից մինչև գալակտիկաների հսկայական մասշտաբները, լավ փաստագրված են և շատ դեպքերում հասկանալի: Այնուամենայնիվ, եթե հաշվի առնենք, որ մեր տիեզերքի զանգվածի մոտավորապես 96%-ը կազմված է անհասկանալի, անբացատրելի բաներից, որոնք կոչվում են մութ մատերիա և մութ էներգիա, զարմանալի չէ, որ գիտնականները վաղուց էին կասկածում, որ այս չորս ուժերը չեն ներկայացնում ամեն ինչ տիեզերքում։ . շարունակվում է.

Նոր ուժի նկարագրության փորձ, որի հեղինակը թիմ է, որը գլխավորում է Ատիլա Կրասնագորսկայա (3), Հունգարիայի Գիտությունների ակադեմիայի Միջուկային հետազոտությունների ինստիտուտի (ATOMKI) ֆիզիկան, որի մասին մենք լսեցինք անցյալ աշնանը, առաջին ցուցումը չէր առեղծվածային ուժերի գոյության մասին:

Նույն գիտնականներն առաջին անգամ «հինգերորդ ուժի» մասին գրել են 2016 թվականին՝ պրոտոնները իզոտոպների վերածելու փորձ կատարելուց հետո, որոնք քիմիական տարրերի տարբերակներ են։ Հետազոտողները դիտել են, թե ինչպես են պրոտոնները վերածում լիթիում-7 անունով հայտնի իզոտոպի անկայուն տեսակի ատոմի, որը կոչվում է բերիլիում-8:

3. Պրոֆ. Աթիլա Կրասնահորկայ (աջ)

Երբ բերիլիում-8-ը քայքայվեց, ձևավորվեցին էլեկտրոնների և պոզիտրոնների զույգեր, որոնք վանում էին միմյանց՝ պատճառ դառնալով, որ մասնիկները դուրս թռան անկյան տակ։ Թիմը ակնկալում էր կապ տեսնել քայքայման գործընթացում արձակված լույսի էներգիայի և մասնիկների իրարից հեռանալու անկյունների միջև: Փոխարենը, էլեկտրոնները և պոզիտրոնները շեղվել են 140 աստիճանով գրեթե յոթ անգամ ավելի հաճախ, քան կանխատեսում էին նրանց մոդելները, ինչը անսպասելի արդյունք էր:

«Տեսանելի աշխարհի մասին մեր ողջ գիտելիքները կարելի է նկարագրել այսպես կոչված մասնիկների ֆիզիկայի ստանդարտ մոդելի միջոցով»,- գրում է Կրասնագորկայը։ «Սակայն այն չի նախատեսում էլեկտրոնից ծանր և մյուոնից թեթև որևէ մասնիկ, որը էլեկտրոնից 207 անգամ ծանր է: Եթե ​​վերը նշված զանգվածային պատուհանում գտնենք նոր մասնիկ, դա ցույց կտա որոշ նոր փոխազդեցություն, որը ներառված չէ Ստանդարտ մոդելում»:

Խորհրդավոր օբյեկտն անվանվել է X17, քանի որ դրա զանգվածը կազմում է 17 մեգաէլեկտրոնվոլտ (MeV), որը մոտավորապես 34 անգամ գերազանցում է էլեկտրոնի զանգվածը: Հետազոտողները դիտել են տրիտիումի քայքայումը հելիում-4-ի և ևս մեկ անգամ նկատել են տարօրինակ անկյունագծային արտանետում, որը ցույց է տալիս մոտ 17 ՄէՎ զանգված ունեցող մասնիկը:

«Ֆոտոնը միջնորդում է էլեկտրամագնիսական ուժը, գլյուոնը միջնորդում է ուժեղ ուժը, իսկ W և Z բոզոնները միջնորդում են թույլ ուժը», - բացատրեց Կրասնահորկայը:

«Մեր X17 մասնիկը պետք է միջնորդի նոր փոխազդեցություն, հինգերորդը: Նոր արդյունքը նվազեցնում է հավանականությունը, որ առաջին փորձը պարզապես պատահականություն է եղել, կամ արդյունքները առաջացրել են համակարգի սխալ»:

Մութ նյութը ոտքի տակ

Մեծ Տիեզերքից, մեծ ֆիզիկայի հանելուկների և առեղծվածների անորոշ թագավորությունից, եկեք վերադառնանք Երկիր: Մենք այստեղ բավականին զարմանալի խնդրի առաջ ենք կանգնած... տեսնելու և ճշգրիտ պատկերելու այն ամենը, ինչ կա ներսում (4):

Մի քանի տարի առաջ ՄՏ-ում գրել էինք այդ մասին Երկրի միջուկի առեղծվածըոր պարադոքսը կապված է դրա ստեղծման հետ և հստակ հայտնի չէ, թե որն է դրա բնույթն ու կառուցվածքը։ Մենք ունենք մեթոդներ, ինչպիսիք են փորձարկումը սեյսմիկ ալիքներ, հաջողվել է նաեւ մշակել Երկրի ներքին կառուցվածքի մոդելը, որի վերաբերյալ կա գիտական ​​համաձայնություն։

սակայն համեմատ հեռավոր աստղերի և գալակտիկաների հետ, օրինակ, մեր ոտքերի տակ ընկածի մասին մեր հասկացողությունը թույլ է: Տիեզերական օբյեկտները, նույնիսկ շատ հեռավորները, մենք պարզապես տեսնում ենք: Նույնը չի կարելի ասել միջուկի, թիկնոցի շերտերի և նույնիսկ երկրակեղևի ավելի խորը շերտերի մասին։.

Հասանելի է միայն ամենաուղիղ հետազոտությունը: Լեռան հովիտներում հայտնաբերվում են մինչև մի քանի կիլոմետր խորությամբ ժայռեր: Ամենախոր հետախուզական հորերը տարածվում են 12 կմ-ից մի փոքր ավելի խորության վրա:

Ավելի խորը կառուցող ապարների և օգտակար հանածոների մասին տեղեկատվությունը տրամադրվում է քսենոլիթներով, այսինքն. հրաբխային պրոցեսների արդյունքում Երկրի աղիքներից պոկված և տարվել են ժայռերի բեկորներ։ Դրանց հիման վրա նավթաբանները կարող են որոշել հանքանյութերի բաղադրությունը մի քանի հարյուր կիլոմետր խորության վրա:

Երկրի շառավիղը 6371 կմ է, ինչը մեր բոլոր «ներթափանցողների» համար հեշտ ճանապարհ չէ։ Հսկայական ճնշման և ջերմաստիճանի պատճառով, որը հասնում է մոտ 5 աստիճան Ցելսիուսի, դժվար է ակնկալել, որ տեսանելի ապագայում ամենախորը ինտերիերը հասանելի կդառնա ուղղակի դիտարկման համար:

Այսպիսով, ինչպե՞ս ենք մենք իմանում այն, ինչ գիտենք Երկրի ներքին կառուցվածքի մասին: Նման տեղեկատվությունը տրամադրվում է երկրաշարժերի արդյունքում առաջացած սեյսմիկ ալիքներով, այսինքն. առաձգական ալիքներ, որոնք տարածվում են առաձգական միջավայրում:

Նրանք իրենց անունը ստացել են հարվածներից առաջացած լինելու հանգամանքից։ Առաձգական (լեռնային) միջավայրում կարող են տարածվել երկու տեսակի առաձգական (սեյսմիկ) ալիքներ՝ ավելի արագ՝ երկայնական և դանդաղ՝ լայնակի։ Առաջինները միջավայրի տատանումներ են, որոնք տեղի են ունենում ալիքի տարածման ուղղությամբ, մինչդեռ միջավայրի լայնակի տատանումներում դրանք տեղի են ունենում ալիքի տարածման ուղղությանը ուղղահայաց։

Երկայնական ալիքները գրանցվում են առաջինը (lat. primae), իսկ լայնակի ալիքները՝ երկրորդը (lat. secundae), այստեղից էլ սեյսմոլոգիայում դրանց ավանդական նշումը՝ երկայնական ալիքներ p և լայնակի s։ P-ալիքները մոտ 1,73 անգամ ավելի արագ են, քան s.

Սեյսմիկ ալիքների հաղորդած տեղեկատվությունը հնարավորություն է տալիս առաձգական հատկությունների հիման վրա կառուցել Երկրի ինտերիերի մոդելը: Դրա հիման վրա մենք կարող ենք սահմանել այլ ֆիզիկական հատկություններ գրավիտացիոն դաշտ (խտություն, ճնշում), դիտարկում մագնիսատելուրային հոսանքներ առաջացած Երկրի թիկնոցում (էլեկտրահաղորդականության բաշխում) կամ Երկրի ջերմային հոսքի քայքայումը.

Ջրաբանական բաղադրությունը կարող է որոշվել բարձր ճնշման և ջերմաստիճանի պայմաններում միներալների և ապարների հատկությունների լաբորատոր հետազոտությունների հետ համեմատության հիման վրա։

Երկիրը ջերմություն է արձակում, և հայտնի չէ, թե որտեղից է այն գալիս։ Վերջերս նոր տեսություն է ի հայտ եկել՝ կապված ամենաանխուսափելի տարրական մասնիկների հետ։ Ենթադրվում է, որ մեր մոլորակի ներսից արձակվող ջերմության առեղծվածի մասին կարևոր հուշումներ կարող են տրամադրվել բնության կողմից: նեյտրինո - չափազանց փոքր զանգվածի մասնիկներ, որոնք արտանետվում են Երկրի աղիքներում տեղի ունեցող ռադիոակտիվ գործընթացներից:

Ռադիոակտիվության հիմնական հայտնի աղբյուրները անկայուն թորիումն ու կալիումն են, ինչպես գիտենք երկրագնդի մակերևույթից մինչև 200 կմ խորության վրա գտնվող ապարների նմուշներից։ Ինչն է ավելի խորը, արդեն անհայտ է:

Մենք դա գիտենք գեոնեյտրինո Ուրանի քայքայման ժամանակ արտանետվողներն ավելի շատ էներգիա ունեն, քան կալիումի քայքայման ժամանակ արտանետվողները: Այսպիսով, չափելով գեոէուտրինոների էներգիան՝ մենք կարող ենք պարզել, թե ինչ ռադիոակտիվ նյութից են դրանք գալիս։

Ցավոք, գեոէուտրինոները շատ դժվար է հայտնաբերել: Հետևաբար, 2003 թվականին նրանց առաջին դիտարկումը պահանջում էր հսկայական ստորգետնյա դետեկտոր՝ լցված մոտ. տոննա հեղուկ: Այս դետեկտորները չափում են նեյտրինոները՝ հայտնաբերելով հեղուկի ատոմների հետ բախումներ։

Այդ ժամանակից ի վեր, այս տեխնոլոգիայի օգտագործմամբ գեոևտրինոները նկատվել են միայն մեկ փորձի ժամանակ (5): Երկու չափումները ցույց են տալիս դա Ռադիոակտիվությունից առաջացած Երկրի ջերմության մոտ կեսը (20 տերավատ) կարելի է բացատրել ուրանի և թորիումի քայքայմամբ։ Մնացած 50%-ի աղբյուրը... դեռ հայտնի չէ, թե ինչ.

5. Երկրի վրա գեոևտրինո արտանետումների ինտենսիվության մոդելային քարտեզ - կանխատեսումներ

2017 թվականի հուլիսին շենքի շինարարությունը սկսվել է, որը հայտնի է նաև որպես ԴՈՒՆԵնախատեսվում է ավարտին մոտ 2024 թ. Հաստատությունը տեղակայվելու է գրեթե 1,5 կմ ստորգետնյա տարածքում, նախկին Հոմսթեքում, Հարավային Դակոտա:

Գիտնականները նախատեսում են օգտագործել DUNE-ը ժամանակակից ֆիզիկայի ամենակարևոր հարցերին պատասխանելու համար՝ ուշադիր ուսումնասիրելով նեյտրինոնները՝ ամենաքիչ հասկացված հիմնարար մասնիկներից մեկը:

2017 թվականի օգոստոսին գիտնականների միջազգային թիմը հոդված հրապարակեց Physical Review D ամսագրում՝ առաջարկելով DUNE-ի բավականին նորարարական օգտագործումը որպես սկաների՝ Երկրի ինտերիերը ուսումնասիրելու համար: Սեյսմիկ ալիքներին և հորատանցքերին կավելացվի մոլորակի ներքին ուսումնասիրության նոր մեթոդ, որը, միգուցե, մեզ ցույց տա դրա բոլորովին նոր պատկերը։ Այնուամենայնիվ, սա առայժմ ընդամենը գաղափար է։

Տիեզերական մութ նյութից մենք հասանք մեր մոլորակի ներսը, մեզ համար ոչ պակաս մութ: և այս իրերի անթափանցելիությունը մտահոգիչ է, բայց ոչ այնքան, որքան այն անհանգստությունը, որ մենք չենք տեսնում Երկրին համեմատաբար մոտ գտնվող բոլոր առարկաները, հատկապես նրանք, որոնք գտնվում են նրա հետ բախման ճանապարհին:

Այնուամենայնիվ, սա մի փոքր այլ թեմա է, որը մենք վերջերս մանրամասն քննարկեցինք MT-ում: Դիտարկման մեթոդներ մշակելու մեր ցանկությունը լիովին արդարացված է բոլոր համատեքստերում: