Pięć powodów, dlaczego 21 wiek będzie rozkwitu astrofizyki

Data:

2018-06-24 16:30:08

Przegląd:

858

Ranking:

1Kochać 0Niechęć

Udział:

Pięć powodów, dlaczego 21 wiek będzie rozkwitu astrofizyki Source:

Na przestrzeni wieków my arogancko myśleli, że znaleźli prawie wszystkie odpowiedzi na najgłębsze pytania. Naukowcy myśleli, że mechanika Newtona opisuje wszystko, dopóki nie odkryli falową naturę światła. Fizyki myśleli, że gdy Maxwell połączył elektromagnetyzm, to koniec, ale potem pojawiły się teoria względności i mechanika kwantowa. Wielu myślało, że natura materii jest w pełni jasna, gdy okazało się, proton, neutron i elektron, ale potem natknęliśmy się na wysokoenergetycznych cząstek. Zaledwie 25 ostatnich lat pięć niesamowitych odkryć zmieniły nasze rozumienie Wszechświata, i każdy z nich zapowiada wielką rewolucję. Żyjemy w ciekawych czasach: mamy możliwość zajrzeć w głąb tajemnic uniwersalnego.

Masa neutrin

Kiedy zaczęliśmy liczyć na papierze neutrino, które pochodzą z Słońca, otrzymaliśmy liczba oparte na syntezie, który musi odbywać się wewnątrz. Ale kiedy zaczęliśmy w sprawie liczyć neutrin pochodzących ze Słońca, zobaczyliśmy tylko jedna trzecia oczekiwanego. Dlaczego? Odpowiedź pojawiła się dopiero niedawno, gdy połączenie pomiarów słonecznych i atmosferycznych neutrino wykazały, że mogą oscylować z jednego typu na inny. Bo u nich jest masa.

Co to oznacza dla astrofizyki. Neutrino — najczęstsze masywne cząstki we Wszechświecie: ich miliard razy więcej, niż elektronów. Jeśli u nich jest masa, z tego wynika, że:

  • stanowią one część ciemnej materii,
  • trafiają w galaktyczne struktury,
  • możliwe, tworzą dziwne астрофизическое stan znany jako фермионный kondensat,
  • mogą być związane z ciemną energią.

Jeśli neutrino ma masę, mogą być również майорановскими cząstkami (a nie bardziej powszechne cząstkami typu Diraca), zapewniającymi nowy typ rozpadu jądrowego. Również u nich mogą być сверхтяжелые bracia leworęcznych, które mogłyby wyjaśnić ciemną materię. Neutrino również przenoszą dużą część energii w supernowych, ponoszą odpowiedzialność za stygnięcie gwiazdy neutronowe, wpływają na poświaty Wielkiego Wybuchu (CMB) i są istotnym elementem współczesnej kosmologii i astrofizyki.

Ускоряющаяся Wszechświat

Jeśli Wszechświat zaczyna się od gorącego Wielkiego Wybuchu, będzie miała dwie ważne właściwości: prędkość początkowa rozbudowy i początkowa gęstość substancji/promieniowanie/energii. Gdyby gęstość była zbyt wielka, Wszechświat połączył się ponownie; jeśli jest zbyt mała, Wszechświat wiecznie się rozrastała. Ale w naszym Wszechświecie gęstość i rozszerzenie nie tylko idealnie wyważone, ale i niewielka część tej energii pochodzi w postaci ciemnej energii, a to znaczy, że nasz Wszechświat początku bije się rozszerzać po 8 miliardów lat i od tamtej pory nadal w tym samym duchu.

Co to oznacza dla astrofizyki. Po raz pierwszy w historii ludzkości mamy możliwość dowiedzieć się nieco o losach Wszechświata. Wszystkie obiekty, które nie są powiązane między sobą grawitacyjnie, ostatecznie będą rozchodzić, a więc leżące poza naszej grupy lokalnej kiedyś odleci daleko. Ale jaka jest natura ciemnej energii? Czy to naprawdę stała kosmologiczna? Związana jest ona z kwantowym próżni? Czy może być polem, którego siła zmienia się z czasem? Przyszłe misje jak Euclid ESA, WFIRST NASA i nowych 30-metrowych teleskopów pozwalają na bardziej dokładne pomiary ciemnej energii i pozwolą nam dokładnie opisać, jak przyspiesza Wszechświat. W końcu, jeśli przyspieszenie rośnie, Wszechświat się skończy Dużym Pęknięciem; jeśli spada, Dużą Kompresją. Stawką jest los całego Wszechświata.

Egzoplanety

Pokolenie temu myśleliśmy, że w pobliżu innych systemów gwiezdnych istnieją planety, ale nie mieliśmy dowodów potwierdzających tę tezę. Obecnie, w dużej mierze dzięki misji NASA "Kepler", zakładamy i sprawdza się tysiące takich. Wiele słoneczne systemy różnią się od naszych: niektóre zawierają суперземли lub mini-Нептуны; niektóre zawierają gazowe olbrzymy w wewnętrznych częściach systemów słonecznych; większość zawierają światy wielkości Ziemi w odpowiedniej odległości od maleńkich, matowych, czerwonych karłowatych gwiazd, aby na powierzchni mogła istnieć woda w stanie ciekłym. A jednak wiele jeszcze pozostaje do wyjaśnienia.

Co to oznacza dla astrofizyki. Po raz pierwszy w historii okazało się światy, które mogą być potencjalnymi kandydatami do życia. Jesteśmy bliżej niż kiedykolwiek wcześniej, do wykrywania śladów obcej życia we Wszechświecie. I wiele z tych światów mogą kiedyś stać się domem dla ludzkich kolonii, jeśli chcemy iść tą drogą. W 21 wieku zaczniemy badać te funkcje: pomiar atmosfery tych światów i szukać oznak życia, wysyłać sondy kosmiczne na znaczne prędkości, analizować je pod kątem podobieństwa z Ziemią na tak funkcjonalny, jak oceany i kontynenty, zachmurzenie, zawartość tlenu w atmosferze, pory roku. Nigdy, w całej historii Wszechświata nie było bardziej odpowiedniego do tego momentu.

Bozon Higgsa

Odkrycie cząstki Higgsa na początku 2010-x uzupełniał w końcu Standardowego modelu cząstek elementarnych. Bozon Higgsa ma masę około 126 Gav/z2, dzieli się przez 10-24 sekundy i rozpada się dokładnie z przewidywaniami modelu Standardowego. W zachowaniu tej cząstki nie ma żadnych oznak istnienia nowej fizyki poza Standardowym modelu, i to jest duży problem.

Co to oznacza dla astrofizyki. Dlaczego masa Higgsa o wiele mniej masy Plancka? To pytanie można sformułować inaczej: dlaczegograwitacyjna siła tak słabszy od pozostałych sił? Istnieje wiele możliwych rozwiązań: суперсимметрия, dodatkowe wymiary, podstawowe wzbudzenia (конформное rozwiązanie), Hicks jako integralna cząstka (техниколор) itp. Ale na razie u tych rozwiązań nie ma dowodów, tak i czy wystarczy dokładnie szukamy?

Na jakim poziomie musi być coś zupełnie nowego: nowe cząstki, nowe pola, nowe siły, itp. Wszystkie są z natury będą mieć астрофизические i космологические konsekwencje, i wszystkie te efekty różnią się w zależności od modelu. Jeśli fizyki cząstek, na przykład, na ZBIORNIK, nie zapewni żadnych nowych wskazówek, być może, astrofizyka zapewni. Co się dzieje przy najwyższych energiach i na najkrótszych dystansach? Wielki Wybuch — i promieniowanie kosmiczne — przyniósł nam wysokich energii, niż mógł najmocniejszy nasz akcelerator cząstek. Następujący klucz do rozwiązania jednego z największych problemów w fizyce może pojawić się z kosmosu, a nie na Ziemi.

Grawitacyjne fale

W ciągu 101 roku to był święty Graal astrofizyki: wyszukiwanie prostych dowodów największego недоказанного przewidywania Einsteina. Kiedy Advanced LIGO wyszła na komunikację w 2015 roku, udało jej się dotrzeć do wrażliwości niezbędnej do rejestracji zniekształceń czasoprzestrzeni z wysokiej samego źródła fal grawitacyjnych we Wszechświecie: закручивающиеся spirali i zespalają się czarne dziury. Mając dwa potwierdzonych wykrywania za pasem (i ile ich jeszcze będzie), Advanced LIGO wycofała grawitacyjno-fala astronomii z zakresu fantastyki w obszar rzeczywistości.

Co to oznacza dla astrofizyki. Cała astronomia aż do tej chwili była zależna od światła, od promieni gamma do widzialnego, mikrofalowych i radiowych. Ale wykrywa fale w przestrzeni-czasu — jest to zupełnie nowy sposób nauki astrofizycznych zjawisk we Wszechświecie. Mając żądaną detektory z odpowiednią wrażliwością, będziemy mogli zobaczyć:

  • połączenie gwiazdy neutronowe (i dowiemy się, czy tworzą one gamma-ray burst);
  • połączenie białych karłów (i zwiążę się z nimi supernowe typu Ia);
  • czarne dziury istnieją one pożerają inne masy;
  • grawitacyjno-fala sygnatury supernowych;
  • sygnatury pulsarów;
  • pozostałe grawitacyjno-fala sygnatury narodzin Wszechświata, być może.

Teraz grawitacyjno-falowa astronomia znajduje się na samym początku rozwoju, z trudem stając sprawdzonej obszarem. Następnymi krokami będzie zwiększenie zakresu czułości i częstotliwości, a także mapowanie widzieć w grawitacyjnym niebie z optycznym niebem. Przyszłość nadchodzi.

A my nie mówimy o innych wielkich zagadek. Istnieje ciemna materia: więcej niż 80% masy Wszechświata jest całkowicie niewidoczny dla świata i zwykłego (atomowym) i substancji. Jest problem бариогенеза: dlaczego nasz Wszechświat jest pełen materii, a nie z antymaterii, choć każda reakcja, jaką kiedykolwiek oglądałem, w pełni symetryczny u materii i antymaterii. Istnieją paradoksy czarnych dziur, kosmicznej inflacji, jeszcze nie powstała udana kwantowa teoria grawitacji.

Zawsze istnieje pokusa, by uznać, że nasze najlepsze dni ma już za sobą, a najważniejsze i przełomowe odkrycia zostały już wykonane. Ale jeśli chcemy zrozumieć największe pytania ze wszystkich — skąd wziął się Wszechświat, z czego ona właściwie jest, jak powstała i gdzie porusza się, czym się skończy nam jeszcze dużo pracy. Mając bezprecedensowe pod względem wielkości, zakresu i czułości teleskopy, możemy dowiedzieć się więcej, niż wiedzieli kiedykolwiek. Zwycięstwo nie jest gwarantowane, ale każdy krok, który podejmujemy, przybliża nas o krok bliżej do miejsca przeznaczenia. Nie ma znaczenia, gdzie ta podróż zaprowadzi nas, najważniejsze, że będzie ono niewiarygodne.

Bardziej:

Co jest nie tak z testami na koronawirusy?

Co jest nie tak z testami na koronawirusy?

Dziś wielu opętanego Gatesa, oskarżając go o rozmyślne чипировании ludności (tylko jak?) i przy okazji wszystkich grzechów śmiertelnych. Opowiadamy, dlaczego amerykański miliarder naprawdę dobrze i wcale nie рептилоид Jak niepokojące jest to nie wyda...

Co to jest четырехмерное przestrzeń?

Co to jest четырехмерное przestrzeń?

Symulacja ruchu kamery w четырехмерном przestrzeni. Widok świata w różnych wymiarach zmienia to, jak postrzegamy wszystko wokół, w tym czas i przestrzeń. Myśleć o różnicy między dwoma wymiarami i trzema miarami łatwo, ale co z czwartego? Ważne jest, ...

15 najlepszych cytatów Alberta Einsteina o nauce i życiu

15 najlepszych cytatów Alberta Einsteina o nauce i życiu

Albert Einstein był synonimem słowa «Genialny». Dokładnie tak, z dużej litery. Nie bez powodu mówi się, że utalentowany człowiek utalentowany we wszystkich. Geniusz też można nazwać talentem, tak jak jest to unikalna cecha człowieka być mąd...

Uwaga (0)

Ten artykuł nie ma komentarzy, bądź pierwszy!

Dodaj komentarz

Nowości

Google znalazłam skuteczny sposób, jak szkolić AI tworzyć jeszcze bardziej zaawansowane AI

Google znalazłam skuteczny sposób, jak szkolić AI tworzyć jeszcze bardziej zaawansowane AI

Firma Google poinformowała o kolejnym dużym krokiem w rozwoju sztucznej inteligencji, opowiadając o nowym podejściu do silnika uczenia się, z pomocą którego sieci neuronowe będzie można wykorzystać do tworzenia bardziej efektywnyc...

Istnieje technologia, która pozwala słuchać bakterie i komórki

Istnieje technologia, która pozwala słuchać bakterie i komórki

Inżynierowie z uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego stworzyli наноразмерное światłowody, o niesamowitych poziomów czułości: jest w stanie uchwycić wahania, produkowane zakrętami, tworzonymi poruszające się bakteriami, a także...

Czy są możliwe podróże w czasie z punktu widzenia nauki?

Czy są możliwe podróże w czasie z punktu widzenia nauki?

Nigdy nie marzyłeś, aby udać się gdzieś indziej? Nie, nie z normalną prędkością, z jaką mamy "nudne" idziemy do przodu — z sekundy na sekundę. Albo: szybciej, aby można było dostać się daleko w przyszłość, pozostając w tym samym ...

Naukowcom po raz pierwszy udało się uzyskać zdjęcia ruchu elektronów w графене

Naukowcom po raz pierwszy udało się uzyskać zdjęcia ruchu elektronów w графене

Taki materiał, jak grafen, reprezentujący z siebie dwuwymiarową węgiel kratkę o grubości zaledwie 1 atom, w ostatnim czasie staje się coraz bardziej popularne. A nauka jego właściwości zajmują się specjaliści z całego świata. I ot...

W Kazaniu przeprowadzili pierwszy w Rosji sesja kwantowej

W Kazaniu przeprowadzili pierwszy w Rosji sesja kwantowej "telefonicznej" związku

Jak informuje rzecznik prasowy uniwersytetu ИТМО, krajowe naukowcy z powodzeniem uruchomiliśmy w stolicy Tatarstanu Kazaniu pierwszą w Rosji многоузловую kwantową sieć. Niedawno dokonano jej sprawdzanie w trybie «kwantowej te...

Koreańscy naukowcy opracowali najbardziej дальнобойный lokalizator materiałów radioaktywnych

Koreańscy naukowcy opracowali najbardziej дальнобойный lokalizator materiałów radioaktywnych

najlepszym i dobrze zaprezentowali się środkiem do wykrywania promieniowania radioaktywnego są wszystkim znane liczniki Geigera. Oni rejestrują źródła promieniowania, łapiąc strumienie fotonów i elektronów. Ale naukowcy z Korei ni...

Niemożliwe rzeczy, które są możliwe na innych planetach

Niemożliwe rzeczy, które są możliwe na innych planetach

Ludzie tak przyzwyczaili się do Ziemi, że każde wyjście w kosmos kosztuje bardzo drogo, a lot na inną planetę odkłada się na dziesiątki lat, a wszystko z powodu naszych nawyków. Oddychamy powietrzem, jak kąpać się w morzu, cieszyć...

Pierwszy w historii podręcznik do fizyki poszedł pod młotek za 790 000 dolarów

Pierwszy w historii podręcznik do fizyki poszedł pod młotek za 790 000 dolarów

książki Historyczne o nauce są dla wielu kolekcjonerów. Аукционеры wystawiają te traktaty za ogromne pieniądze i najczęściej znajdują nowych właścicieli, gotowych oddać setki tysięcy dolarów na upragniony lot. Słynny podręcznik z ...

Naukowcy odkryli nowy stan kwantowy materii

Naukowcy odkryli nowy stan kwantowy materii

wydziału Fizyki kwantowej informacji i materii California institute of technology odkryli nowy stan materii – trójwymiarowe płynne kwantowe kryształy. Otwieranie obiecuje postęp w rozwoju technologii super kwantowej komputerowych ...

Neurologów końcu do poznania tajemnicy snu

Neurologów końcu do poznania tajemnicy snu

Podobnie jak na wyspach, placu z gładkiej powierzchni oceanu, sny przebić nasz sen бессвязными epizodami świadomości. Skąd pojawiają się te skrawki myśli się w stanie uśpienia mózgu — to pytanie od dawna niepokoi naukowców i filoz...

10 największych odkryć naukowych i osiągnięć ostatniej dekady

10 największych odkryć naukowych i osiągnięć ostatniej dekady

w Ciągu ostatnich 10 lat w świecie nauki wydarzyło się wiele niezwykłych odkryć i osiągnięć. Na pewno wielu z was, kto czyta naszą stronę internetową, słyszał o większości z przedstawionych w dzisiejszym liście punktach. Jednak ic...

Dawno wymarłych gatunków ustawiły się w kolejce na zmartwychwstanie

Dawno wymarłych gatunków ustawiły się w kolejce na zmartwychwstanie

Zwrot wymarłych gatunków do życia już nie jest science fiction, nawet jeśli technologia nie jest do tego przygotowana. W przeważającej części hype na ten temat została podniesiona wznowieniem stałych prób powrotu na ziemię włochat...

Naukowcy z USA stworzyli самоутолщающуюся tkaniny

Naukowcy z USA stworzyli самоутолщающуюся tkaniny

Wygląda na to, że w przyszłości nie będzie musiał zgadywać, jak ubierać się odpowiednio do pogody, aby w ciągu dnia nie było nam zbyt zimno lub zbyt gorąco. Zgadzam się, bardzo wygodne: kurtka sam zmienia swoje właściwości w zależ...

Jak to działa? | Elektrownia atomowa

Jak to działa? | Elektrownia atomowa

W dzisiejszym wydaniu naukowo-poznawczy program «Jak to działa?» porozmawiamy o elektrowni atomowej: rozszczepienia jąder, prętach paliwowych, pracy reaktora i wiele innych. Miłego oglądania! ...

Teoria pojawienie się: co to jest rzeczywistość?

Teoria pojawienie się: co to jest rzeczywistość?

Teoria pojawienie się (wystąpienia) — jest to nowy model fizyczny, obecnie rozwijany przez los-korpus z grupą naukowców. Zadaniem teorii — ciasno, ale po prostu — splot wraz mechanikę kwantową, ogólnej i specjalnej teorii względno...

Jak matematyk pomógł biologów dokonać ważnego odkrycia

Jak matematyk pomógł biologów dokonać ważnego odkrycia

Mimo, że matematyka jest często nazywany jest podstawową nauką, ona tak często nie otrzymuje wystarczającego szacunku, gdy są odkrycia naukowe. Ale wkład matematyki i statystyki bardzo ważny i przekształcił całe obszary badań — wi...

Im więcej godzin, tym bardziej rozmyte staje czas

Im więcej godzin, tym bardziej rozmyte staje czas

Czas — dziwna rzecz. Jesteśmy przyzwyczajeni do godziny, ale Wszechświat nie ma żadnych głównych ходиков i tarczy, a więc możemy mieć czas na różne sposoby, w zależności od tego, jak się poruszamy, czy jak wpływa na nas grawitacja...

Ludzkość na krok zbliżyć się do tworzenia syntetycznych drożdży

Ludzkość na krok zbliżyć się do tworzenia syntetycznych drożdży

Naukowcy jeszcze jeden, ale bardzo znaczący krok zbliżył się do stworzenia w warunkach laboratoryjnych drożdży. Udało im się tworzyć jeszcze pięć chromosomów drożdży. Drożdże są potrzebne ludzkości, w tym do produkcji pieczywa i w...

Wyjaśnienie prędkości rozszerzania się Wszechświata może doprowadzić do nowej fizyki

Wyjaśnienie prędkości rozszerzania się Wszechświata może doprowadzić do nowej fizyki

To było na początku lat 1990-tych. Obserwatorium Carnegie w Pasadena, Ca, opuszczony na ferie świąteczne. Wendy Friedman, jeden w bibliotece pracowała nad ogromnym i тернистой problemem: prędkość rozszerzania się Wszechświata. Car...

Росэлектроника stworzyła system oświetlenia na laserach

Росэлектроника stworzyła system oświetlenia na laserach

Inżynierowie holdingu "Росэлектроника" stworzyli nowy system oświetlenia, który opiera się na wykorzystaniu promieniowania laserowego. Te oprawy są w stanie pracować w agresywnych środowiskach jak atomowych, a nawet pod wodą. Prom...