Cose chì sò attualmente invisibili
E cose chì a scienza sapi è vede sò solu una piccula parte di ciò chì probabilmente esiste. Di sicuru, a scienza è a tecnulugia ùn deve micca piglià "visione" literalmente. Ancu s'è i nostri ochji ùn li ponu vede, a scienza hà longu pussutu "vede" e cose cum'è l'aria è l'ossigenu chì cuntene, onde radiu, luce ultravioletta, radiazione infrared è atomi.
Videmu ancu in un sensu antimateriaquandu interagisce violentemente cù a materia ordinaria, è chì in generale hè un prublema più difficiule, perchè ancu s'ellu avemu vistu questu in l'effetti di l'interazzione, in un sensu più olisticu, cum'è vibrazioni, era sfuggita per noi finu à u 2015.
In ogni casu, avemu sempre, in un certu sensu, ùn "vedemu" a gravità, perchè ùn avemu micca scupertu ancu un trasportatore unicu di sta interazzione (vale à dì, per esempiu, una particella ipotetica chjamata. gravitone). Hè da nutà quì chì ci hè una certa analogia trà a storia di gravità è .
Videmu l'azzione di l'ultimi, ma ùn l'observemu micca direttamente, ùn sapemu micca ciò chì hè custituitu. Tuttavia, ci hè una sfarenza fundamentale trà sti fenomeni "invisibili". Nimu ùn hà mai interrugatu a gravità. Ma cù a materia scura (1) hè diversu.
Cumu g energia scurachì si dice chì cuntene ancu più di materia scura. A so esistenza hè stata inferita cum'è una ipotesi basatu annantu à u cumpurtamentu di l'universu in tuttu. "Videndu" hè prubabile di esse ancu più difficiule di a materia scura, sia solu perchè a nostra sperienza cumuna ci insegna chì l'energia, per a so natura, ferma qualcosa di menu accessibile à i sensi (è strumenti di osservazione) chè a materia.
Sicondu l'ipotesi muderni, i dui scuri duveranu custituiscenu 96% di u so cuntenutu.
Dunque, in fattu, ancu l'universu stessu hè soprattuttu invisibili per noi, per ùn dì chì quandu si tratta di i so limiti, sapemu solu quelli chì sò determinati da l'osservazione umana, è micca quelli chì sarianu i so veri estremi - s'ellu esiste. per nunda.
Qualcosa ci tira cù tutta a galaxia
L'invisibilità di certe cose in u spaziu pò esse straziante, cum'è u fattu chì 100 galassie vicine sò continuamente avanzate versu un puntu misteriosu in l'universu chjamatu Gran attratore. Sta regione hè à circa 220 milioni di anni-luce di distanza è i scientisti chjamanu una anomalia gravitazionale. Hè cresce chì u Great Attractor hà una massa di quadrillioni di soli.
Cuminciamu cù u fattu chì hè in espansione. Questu hè accadutu da u Big Bang, è a vitezza attuale di stu prucessu hè stimata à 2,2 milioni di chilometri per ora. Questu significa chì a nostra galassia è a so vicina galassia Andromeda anu da esse ancu movendu à quella velocità, nò ? Micca essatamente.
In l'anni 70 avemu creatu carte detallate di u spaziu esterno. U fondu di microonde (CMB) Universu è avemu nutatu chì una parte di a Via Lattea hè più calda chè l'altru. A sfarenza era menu di un centesimu di un gradu Celsius, ma ci bastava per capiscenu chì ci andavamu à una vitezza di 600 km per seconda versu a custellazione Centaurus.
Uni pochi anni dopu, avemu scupertu chì micca solu noi, ma tutti in centu milioni d'anni luce di noi si movevanu in a listessa direzzione. Ci hè solu una cosa chì pò resiste à l'espansione nantu à distanze cusì vaste, è questu hè a gravità.
Andromeda, per esempiu, deve alluntanassi da noi, ma in 4 miliardi d'anni avemu da ... scontru cun ella. A massa abbastanza pò resiste à l'espansione. À u principiu, i scientisti pensanu chì sta velocità era duvuta à a nostra situazione in a periferia di u chjamatu Supercluster Local.
Perchè hè cusì difficiule per noi di vede stu misteriosu Great Attractor? Sfurtunatamente, questu hè a nostra propria galassia, chì impedisce a nostra vista. Per mezu di u cinturione di a Via Lattea, ùn pudemu micca vede circa 20% di l'universu. Succede ch'ellu và esattamente induve hè u Great Attractor. Hè teoricamente pussibule penetrà stu velu cù l'osservazioni di raghji X è infrared, ma questu ùn dà micca una stampa chjara.
Nunustanti sti difficultà, hè statu trovu chì in una regione di u Great Attractor, à una distanza di 150 milioni di anni luce, ci hè una galattica. Cluster Norma. Daretu hè un supercluster ancu più massivu, à 650 milioni di anni luce di distanza, chì cuntene una massa di 10 XNUMX. galaxy, unu di i più grandi ogetti di l'universu cunnisciuti da noi.
Allora, i scientisti suggerenu chì u Great Attractor centru di gravità assai superclusters di galaxies, cumpresu a nostra - circa 100 ogetti in totale, cum'è a Via Lattea. Ci sò ancu teorii chì hè una grande cullizzioni di energia scura o una zona d'alta densità cù una grande forza gravitazionale.
Certi circadori crèdenu chì questu hè solu un anticipu di a fine ... finale di l'universu. A Grande Depressione significarà chì l'universu sgrossarà in uni pochi trilioni d'anni, quandu l'espansione rallenta è cumencia à riversà. À u tempu, questu porta à una supermassiva chì manghjava tuttu, cumpresu ellu stessu.
Tuttavia, cum'è i scientifichi notanu, l'espansione di l'Universu eventualmente scunfighja u putere di u Great Attractor. A nostra vitezza versu questu hè solu una quinta di a velocità à quale tuttu si espansione. A vasta struttura lucale di Laniakea (2) di quale simu una parte, un ghjornu duverà dissiparà, cum'è parechje altre entità cosmiche.
A quinta forza di a natura
Qualcosa chì ùn pudemu micca vede, ma chì hè statu seriamente suspettatu tardi, hè u cusì chjamatu quintu impattu.
A scuperta di ciò chì hè infurmatu in i media implica speculazioni annantu à una nova particella ipotetica cù un nome intrigante. X17pò aiutà à spiegà u misteru di a materia scura è l'energia scura.
Quattru interazzione sò cunnisciute: gravità, elettromagnetismu, interazzione atomica forte è debule. L'effetti di e quattru forze cunnisciute nantu à a materia, da u micro-regnu di l'atomi à a scala colossale di galaxie, sò ben documentati è in a maiò parte di i casi capiscenu. Tuttavia, quandu si cunsidereghja chì circa 96% di a massa di u nostru universu hè custituitu da cose oscure, inspiegabili chjamate materia oscura è energia scura, ùn hè micca surprisa chì i scientisti anu longu suspettatu chì sti quattru interazzione ùn rapprisentanu micca tuttu in u cosmu. . cuntinueghja.
Un tentativu di discrive una nova forza, l'autore di quale hè una squadra guidata da Attila Krasnagorskaya (3), a fisica à l'Istitutu per a Ricerca Nucleare (ATOMKI) di l'Accademia Ungherese di Scienze, chì avemu intesu parlà l'ultimu vaghjimu, ùn era micca a prima indicazione di l'esistenza di interazzione misteriosa.
I stessi scientisti anu scrittu prima nantu à a "quinta forza" in 2016, dopu avè realizatu un esperimentu per trasfurmà i protoni in isotopi, chì sò varianti di elementi chimichi. I circadori anu vistu cum'è i protoni trasformanu un isotopo cunnisciutu cum'è lithium-7 in un tipu inestabile di atomu chjamatu berilliu-8.
3. Prof. Attila Krasnohorkai (à destra)
Quandu u beryllium-8 decayed, pariglii d'elettroni è positroni sò stati furmati, chì si rimpianu l'un l'altru, facendu chì i particeddi fuglianu in un angulu. A squadra s'aspittava à vede una correlazione trà l'energia luminosa emessa durante u prucessu di decadenza è l'anguli à i quali e particelle s'alluntanu. Invece, l'elettroni è i positroni sò stati deviati 140 gradi quasi sette volte più spessu di i so mudelli previsti, un risultatu inespettatu.
"Tutte i nostri cunniscenze nantu à u mondu visibile ponu esse descritte cù u chjamatu mudellu Standard di a fisica di particella", scrive Krasnagorkay. "Tuttavia, ùn furnisce micca particelle più pesanti di un elettrone è più ligeri di un muone, chì hè 207 volte più pesante di un elettrone. Se truvamu una nova particella in a finestra di massa sopra, questu indicà una nova interazzione micca inclusa in u Modelu Standard.
L'ughjettu misteriosu hè chjamatu X17 per via di a so massa stimata di 17 megaelectronvolts (MeV), circa 34 volte quella di un elettroni. I circadori anu vistu a decadenza di tritium in l'helium-4 è una volta anu osservatu una strana scarica diagonale, chì indica una particella cù una massa di circa 17 MeV.
"U photon mediate a forza elettromagnetica, u gluon mediate a forza forte, è i bosoni W è Z mediate a forza debule", spiega Krasnahorkai.
"A nostra particella X17 deve mediate una nova interazzione, a quinta. U novu risultatu riduce a probabilità chì u primu esperimentu era solu una coincidenza, o chì i risultati anu causatu un errore di sistema ".
Materia scura sottu à i pedi
Da u grande Universu, da u vagu regnu di l'enigmi è i misteri di a grande fisica, vultemu à a Terra. Semu di fronte à un prublema piuttostu sorprendente quì ... cù vede è rapprisintà accuratamente tuttu ciò chì hè ind'è (4).
Qualchi anni fà avemu scrittu in MT circa u misteru di u core di a terrachì un paradossu hè cunnessu cù a so creazione è ùn si sà esattamente quale sò a so natura è a so struttura. Avemu metudi cum'è a prova cù onde sismiche, hà ancu riesciutu à sviluppà un mudellu di a struttura interna di a Terra, per quale ci hè un accordu scientificu.
cumunqui paragunatu à stiddi distanti è galaxies, per esempiu, a nostra capiscitura di ciò chì si trova sottu à i nostri pedi hè debule. Oggetti spaziali, ancu assai distanti, vedemu simpricimenti. U listessu ùn si pò dì di u core, di i strati di u mantellu, o ancu di i strati più profondi di a crosta terrestre..
Solu a ricerca più diretta hè dispunibule. I valli di muntagna espone rocce à parechji chilometri di prufundità. I pozzi di esplorazione più profondi si estendenu à una prufundità di pocu più di 12 km.
L'infurmazione nantu à i rocci è i minerali chì custruiscenu più profondi sò furniti da xenoliti, i.e. frammenti di rocci strappati è purtati da l'intestini di a Terra per via di prucessi vulcanici. Nantu à a so basa, i petrologi ponu stabilisce a cumpusizioni di minerali à una prufundità di parechji centu chilometri.
U raghju di a Terra hè 6371 km, chì ùn hè micca una strada faciule per tutti i nostri "infiltratori". A causa di l'enorme pressione è a temperatura chì righjunghjenu circa 5 gradi Celsius, hè difficiule d'aspittà chì l'internu più prufondu diventerà accessibile per l'osservazione diretta in u futuru previsible.
Allora cumu sapemu ciò chì sapemu di a struttura di l'internu di a Terra ? Tali infurmazione hè furnita da l'onda sismica generata da i terrimoti, i.e. onde elastiche si propagano in un mezzo elastico.
Anu u so nome da u fattu chì sò generati da i colpi. Dui tipi d'onda elastica (sismica) ponu propagate in un mediu elàsticu (muntanu): più veloce - longitudinale è più lento - trasversale. I primi sò oscillazioni di u mediu chì si verificanu longu à a direzzione di propagazione di l'onda, mentre chì in l'oscillazioni trasversali di u mediu sò perpendiculari à a direzzione di propagazione di l'onda.
L'onda longitudinali sò registrati prima (lat. primae), è l'onda trasversali sò registrati secondu (lat. secundae), da quì u so marcatu tradiziunale in sismologia - onde longitudinali p è trasversali s. L'onda P hè circa 1,73 volte più veloce di s.
L'infurmazione furnita da l'onda sismica permette di custruisce un mudellu di l'internu di a Terra basatu nantu à e proprietà elastiche. Pudemu definisce altre proprietà fisiche basatu nantu campu gravitazionale (densità, pressione), osservazione correnti magnetoteluriche generatu in u mantellu di a Terra (distribuzione di a cunduttività elettrica) o a descomposizione di u flussu di calore di a Terra.
A cumpusizioni petrologica pò esse determinata per paragunà cù studii di laboratoriu di e proprietà di minerali è rocci in cundizioni di pressione alta è temperature.
A terra irradia u calore, è ùn si sà da induve vene. Ricertamenti, una nova tiurìa hè emersa in relazione à e particelle elementari più sfuggente. Hè cresce chì indizi impurtanti à u misteru di u calore chì irradianu da u nostru pianeta pò esse furnitu da a natura. neutrinu - particeddi di massa estremamente chjuca - emessi da prucessi radiuattivi chì si trovanu in l'intestini di a Terra.
I principali fonti cunnisciuti di radiuattività sò u toriu inestabile è u potasio, cum'è sapemu da i campioni di roccia finu à 200 km sottu a superficia di a terra. Ciò chì si trova più in fondu hè digià scunnisciutu.
A sapemu geoneutrinu quelli emessi durante a decadenza di l'uraniu anu più energia di quelli emessi durante a decadenza di u potasio. Cusì, misurà l'energia di i geoneutrini, pudemu sapè da quale materiale radiuattivu venenu.
Sfortunatamente, i geoneutrini sò assai difficiuli di detectà. Dunque, a so prima osservazione in u 2003 necessitava un grande detector sotterraneo pienu di ca. tunnellate di liquidu. Questi detectori misuranu i neutrini detectendu scontri cù l'atomi in un liquidu.
Da tandu, i geoneutrini sò stati osservati solu in un esperimentu cù sta tecnulugia (5). E duie misure mostranu chì Circa a mità di u calore di a Terra da a radiuattività (20 terawatts) pò esse spiegatu da a decadenza di l'uraniu è u toriu. A surgente di u 50% restante... ùn si sà ancora chì.
5. Mappa mudellu di l'intensità di l'emissioni di geoneutrini nantu à a Terra - previsioni
In lugliu 2017, a custruzzione hà cuminciatu à u bastimentu, cunnisciutu ancu com'è DUNEprevista per a fine versu u 2024. A facilità serà situata quasi 1,5 km sottu terra in l'antica Homestack, South Dakota.
I scientisti prughjettanu d'utilizà DUNE per risponde à e dumande più impurtanti in a fisica muderna studiendu attentamente i neutrini, una di e particeddi fundamentali chì sò menu capite.
In l'aostu 2017, una squadra internaziunale di scientisti hà publicatu un articulu in a rivista Physical Review D chì prupone un usu piuttostu innovativu di DUNE cum'è scanner per studià l'internu di a Terra. À l'onda sismica è i fori, un novu metudu di studià l'internu di u pianeta seria aghjuntu, chì, forsi, ci mostrarà una stampa completamente nova di questu. Tuttavia, questu hè solu una idea per avà.
Da a materia scura cosmica, avemu ghjuntu à l'internu di u nostru pianeta, micca menu scuru per noi. è l'impenetrabilità di queste cose hè disconcertante, ma micca quantu l'ansietà chì ùn vedemu micca tutti l'uggetti chì sò relativamente vicinu à a Terra, in particulare quelli chì sò in a strada di collisione cun ella.
Tuttavia, questu hè un tema un pocu sfarente, chì avemu discututu recentemente in dettagliu in MT. U nostru desideriu di sviluppà metudi d'osservazione hè cumplettamente ghjustificatu in tutti i cuntesti.
