5 Pitanja koja fizičare drže budnima

Otvorena pitanja iz fizike na koja bi znanstvenici najviše željeli dobiti odgovore. Temeljne misterije prirode obavijene misterijom.

Sva fizika kao znanost bavi se istraživanjem najosnovnijih misterija prirode, pa stoga ne čudi što fizičari neprestano razmišljaju o nekoliko osnovnih pitanja o svemiru. Nedavno je Symmetry Magazine (izdavač dva fizička laboratorija financirana od strane američke vlade) zamolio grupu nuklearnih fizičara da navedu otvorena pitanja u fizici na koja bi najviše željeli dobiti odgovore. Evo primjera tih misterija u fizici koji su imenovani.

Kakva je sudbina našeg svemira?

Kao što znate, pjesnik Robert Frost jednom je pitao je li svijet završio u vatri ili ledu? A fizičari još uvijek ne mogu odgovoriti na ovo pitanje. Budućnost svemira – ovo pitanje je nazvao Steve Wimpenny sa Sveučilišta Kalifornija, Riverside – uvelike ovisi o tamnoj energiji, koja je trenutno nepoznata.

Tamna energija je odgovorna za ubrzanje širenja svemira, ali podrijetlo ove energije ostaje misterij. Ako tamna energija s vremenom postane konstantna, tada ćemo, vjerojatno, u budućnosti imati "veliku hladnoću" - u ovom trenutku svemir će se širiti sve brže i brže, a na kraju će galaksije biti toliko udaljene da će se svemirski prostor činiti ogromnim pustoš. Ako se tamna energija poveća, tada širenje može postati još intenzivnije i tada će se proširiti ne samo prostor između galaksija, već i prostor unutar njih, a zatim će se same galaksije raspršiti u komadiće. Ova verzija sudbine nazvana je "veliki jaz".

Glazba u životu čovjeka

Druga mogućnost je da će se tamna energija smanjiti, a u tom slučaju više neće moći izdržati centripetalnu silu gravitacije, što će dovesti do povlačenja svemira prema unutra tijekom "velikog škripanja". To je, zapravo, u svakom slučaju, osuđeni smo na propast.

S druge strane, nijedan od ovih mogućih događaja neće se dogoditi u sljedećim milijardama ili čak trilijunima godina – dovoljno vremena da se odluči koju opciju odabrati – vatru ili led?

Higgsov bozon nema apsolutno nikakvog smisla. Zašto onda on postoji?

Ton ovog pitanja je podrugljiv, kaže Richard Ruiz sa Sveučilišta u Pittsburghu, koji ga je postavio, ali samo pitanje ukazuje na vrlo stvarno nerazumijevanje prirode čestice, koja je tako izvanredno otkrivena prošle godine na Velikom hadronskom sudaraču (LHC) u Europi. Higgsov bozon pomaže objasniti kako su sve ostale čestice dobile svoju masu, ali također postavlja mnoga druga pitanja. Zašto, na primjer, Higgsovi bozoni različito djeluju s drugim česticama: gornji kvark jače djeluje s Higgsovim bozonom od elektrona, što daje up kvarku veću masu od elektrona.

Kako brzo poboljšati svoje raspoloženje?

"Ovo je samo jedan primjer djelovanja `neuniverzalnih` sila u Standardnom modelu", naglašava Ruiz. Štoviše, Higgsov bozon je prva fundamentalna čestica pronađena u prirodi s nultom rotacijom. "Ovo je potpuno novi sektor Standardnog modela fizike čestica", napominje Rius. – Međutim, nemamo pojma kako se to događa.

Zašto je svemir tako savršeno uravnotežen da život može postojati?

Što se tiče vjerojatnosti, stvarno uopće nismo trebali biti ovdje. Galaksije, zvijezde, planeti i ljudi mogući su samo u svemiru koji se širio potrebnom brzinom u svom ranom razdoblju. Ovo širenje potaknuto je vanjskim pritiskom tamne energije, koja je bila u sukobu s unutarnjim gravitacijskim silama mase svemira kojim je dominirala nevidljiva tvar zvana tamna tvar. Kada bi ravnoteža sila između ovih elemenata bila drugačija, kada bi, na primjer, nakon rođenja svemira bilo samo malo više tamne energije, tada bi se prostor prebrzo širio da bi se mogle formirati galaksije i zvijezde. A kad bi bilo manje tamne energije, to bi dovelo do kolapsa unutar samog svemira.

Ali zašto su, pita se Eric Ramberg iz Fermilaba u Batavii, Illinois, bili tako pametno uravnoteženi da je stvoren svemir u kojem možemo živjeti?? “Ne znamo temeljni razlog”, napominje. "Nema sumnje da je količina tamne energije u svemiru najsavršeniji sustav u povijesti fizike.".

Zanimljiva zabava. Popis od 120 zabavnih aktivnosti

Odakle potječu astrofizički neutrini??

Smatra se da su ekstremno energični neutrini rezultat sudara brzih nabijenih čestica zvanih kozmičke zrake sa svjetlosnim česticama (fotonima) u pozadini kozmičkog mikrovalnog zračenja koje se širi svemirom. Ali što pokreće ovaj proces i kako se kozmičke zrake ubrzavaju - to su otvorena pitanja. Vodeća teorija je da materija pada u gladne supermasivne crne rupe u središtu galaksija i tako stvara kozmičke zrake, ali još nema dokaza za ovu hipotezu. Vjeruje se da nastali neutrini putuju tako velikom brzinom da svaka sićušna čestica u sebi ima istu količinu energije kao bejzbolska lopta (koja se sastoji od milijardi milijardi atoma) koja leti velikom brzinom. "Ne možemo čak ni shvatiti odakle te čestice dolaze", priznaje Abigeil Vieregg s Kavli instituta za kozmološku fiziku na Kavli institutu za kozmološku fiziku Sveučilišta u Chicagu. "Kada se to shvati, možemo saznati o izvorima ubrzanja ovih čestica do ekstremno visokih energija.".

Kako to da je svemir napravljen od materije, a ne od antimaterije?

Antimaterija je slična materiji, samo što je u njoj sve obrnuto, kao na Suprotan dan. Ima iste kvalitete kao i tvar od koje su napravljeni planeti, zvijezde i galaksije, ali jedan važan element u njemu je drugi - naboj. Vjeruje se da je svemir nastao s jednakim količinama materije i antimaterije, ali je materija nekako pobijedila, a kao rezultat toga, značajni dijelovi obiju tvari međusobno su se uništili tijekom velikog praska, nakon čega je ostala samo mala količina materije. Zašto je antimaterija izgubila potezanje konopa, nitko ne zna. Kako bi objasnili ovaj nesrazmjer, znanstvenici traže proces koji se naziva kršenje pariteta naboja, u kojem se čestice radije razgrađuju na materiju nego na antimateriju. “Posebno smo zainteresirani za razumijevanje je li neutrinsko titranje drugačije od titraja antineutrina”, rekla je Alysia Marino sa Sveučilišta Colorado, koja je svoje stavove podijelila s časopisom Symmetry. "To još nismo uspjeli vidjeti, ali se nadamo da će sudionici sljedećih generacija eksperimenata to moći detaljnije razumjeti.".

Stvari koje trebate učiniti: 200 stvari koje trebate učiniti za zanimljiv i šarolik život

Izvor: Clara Moskowitz inosmi.ru