Beş neden, neden, 21. yüzyılda olacak biçimde astrofizik

Yüzyıllar boyunca, biz kibirli hissettim ki hemen hemen tüm cevaplar en derin sorular. Bilim adamları, düşünce mekaniği, Newton her şeyi açıklar bulana kadar dalga doğası ışık. Fizik düşündüm, ne zaman Maxwell birleştirdi elektromanyetizma, bu bir bitiş, ama sonra ortaya çıktı görelilik teorisi ve kuantum mekaniği. Birçok düşünce, doğanın madde tamamen açıktır, ne zaman bulduk proton, nötron ve elektron, ama sonra tökezledi yüksek enerjili parçacıklar. Sadece 25 son beş yıl inanılmaz bir keşif değişti bizim anlayış, Evrenin ve her sözü büyük bir devrim. Biz inanılmaz bir zamanda yaşıyoruz: var belirti en derin, bulmaca kainatın yaratıcısı.

Ağırlık nötrino

Biz ne Zaman başladı hesaplamak için kağıt üzerinde bir nötrino ile gelen Güneş, aldık sayısı, dayalı sentezinde gereken bir davranış içinde. Ama ne zaman başladık aslında saymak nötrino gelen Güneş gördük sadece üçte biri budur. Neden? Cevap geldi sadece son zamanlarda, zaman, boyut birleşimi, güneş ve atmosferik nötrino bulundu, onlar осциллировать bir türden diğerine. Çünkü onlardan bir sürü var.

Ne demek, astrofizik. Nötrino — en yaygın büyük parçacıklar Evrende: onların bir milyar kat daha fazla elektron. Eğer onlardan bir sürü var, bu izler:

• onlar oluşturan pay karanlık madde,
• içine galaktik yapısı,
• belki oluştururlar garip астрофизическое bilinen bir durum fermionic yoğuşma,
• bağlantılı olabilir ile karanlık enerji.

Eğer bir nötrino bir kitle var, onlar da olabilir майорановскими parçacıklar (ve daha yaygın parçacıklar türü Dirac) sağlayan yeni bir tür nükleer bozunma. Da var olabilir сверхтяжелые kardeşleri-solcular açıklayabilir karanlık maddeyi. Nötrino da tahammül büyük bir kısmını enerji süpernova, sorumlu soğutma odasına kalır nötron yıldız, etkiler, gün batımı sonrası kızıllık, Büyük Patlama (SPK) ve önemli bir parçasıdır, modern kozmoloji ve astrofizik.

Ускоряющаяся Evren

Eğer Evren ile başlar, sıcak Büyük Patlama, var olacak iki önemli özelliği: ilk hızlı genişleme ve başlangıç yoğunluğu madde/radyasyon/enerji. Eğer yoğunluğu çok büyük, Evren tekrar bir araya gelir ... tekrar; eğer çok küçük, Evren sonsuza kadar genişledi. Ama bizim Evrenin yoğunluğu ve uzantısı değil, sadece mükemmel dengeli, ama küçük bir parçası bu enerji formlarda karanlık enerji, yani Evrenin başlangıç hızlandırılmış genişletmek sonra 8 milyar yıl ve o zamandan beri devam ediyor aynı şekilde.

Ne demek, astrofizik. İlk kez insanlık tarihinin aldık yeteneği hakkında biraz bilgi edinmek için Evrenin kaderi. Tüm nesneleri birbirine kütleçekimsel sonunda olacak, çalışan bir başlangıç demektir, kesir dışında bizim yerel grup, bir gün uçup uzakta. Ama doğası nedir karanlık enerji? Bu gerçekten kozmolojik sabit mi? İlgili olup olmadığını o kuantum vakum? Olabilir mi bir alanın, hangi gücü zamanla değişir mi? Gelecekteki misyonu gibi Euclid ESA, WFIRST NASA ve yeni 30 metrelik teleskoplar için izin koparmak daha doğru ölçümler karanlık enerji ve izin bize tam olarak tarif nasıl hızlandırılır Evren. Sonunda, bir ivme, büyüyen Evren sona erecek, Büyük bir Boşluk; bir damla, Büyük Sıkıştırma. Söz konusu olan kader, bütün bir Evren.

dış gezegenler

Bir Nesil önce düşündük, oteller, diğer yıldız sistemlerinde gezegen vardır, ama kanıt yoktu, onay bu tez. Şu anda, büyük ölçüde misyonu NASA, «Kepler» bulduk ve teslim ettik bin gibi. Birçok güneş sistemi bizimkinden farklı: bazı içerir суперземли veya mini Нептуны; bazı içeren gaz devleri iç bölgelerinde güneş sistemleri; çoğu içerir dünyalar büyüklüğünde bir Yere doğru mesafe küçük, loş, kırmızı bir cüce yıldız yüzeyinde olabilir su sıvı halde. Ve yine çok göreceğiz.

Ne demek, astrofizik. Tarihte ilk kez biz bulduk dünyalar olabilecek potansiyel adaylar için yaşam. Biz daha yakın, daha önce hiç olmadığı kadar, algılama belirtileri uzaylı yaşam Evrende. Ve birçok bu dünyanın hiç bir ev haline insan kolonileri, eğer biz istersek, bu yol gitmek. 21. yüzyılda biz başlayalım bu özellikleri keşfetmek: ölçme makinesi, bu dünyanın ve ara yaşam belirtileri göndermek, uzay sondaları üzerinde önemli bir hız, analiz konu benzerliği ile Toprak ve bu gibi özellikli okyanuslar ve kıtalar, bulut, oksijen, atmosfer, mevsimler. Asla geçmişini, Evrenin daha uygun o an için.

Higgs Bozonu

Açılış parçacıklar Higgs erken 2010'larda tamamladı, son olarak, Standart model temel parçacıklar. Higgs bozonu kitle var yaklaşık 126 Gev/², böler 10^-24 saniye ve kırar doğruluk ile tahmin Standart model. Davranış bu parçacıklar hiçbir belirti varlığı yeni fizik dışında Standart model, ve bu büyük bir sorun.

Ne demek, astrofizik. Neden kütle Higgs çok daha küçük bir kütle Planck? Bu soru formüle edilebilir: farklı şekillerde nedençekim gücü çok zayıf, diğer kuvvetler? Orada birçok olası çözümler: суперсимметрия, ekstra boyutlar, temel uyarma (konformal çözüm), Higgs gibi bir bileşik parçacık (техниколор), vb. Ancak, şimdiye kadar, bu kararların delil yok, evet ve yeterli olup olmadığını iyice biz mi arıyorsunuz?

Belli bir düzeyde olmalı temelde yeni: yeni parçacıklar, yeni alanlar, yeni bir güç, vb. Tüm bunlar, doğal olarak olacak astrofizik ve kozmolojik etkileri, ve tüm bu etkiler modeline bağlıdır. Eğer parçacık fiziği, örneğin, BUCK sağlayacak hiçbir yeni ipuçları, belki de astrofizik sağlayacaktır. Ne olur, en yüksek enerji ve en kısa mesafelerde? Büyük Patlama ve kozmik ışınlar — getirdi bize en yüksek enerji, daha alabilecek en güçlü bizim parçacık hızlandırıcı. Aşağıdaki anahtarı çözmek için en büyük sorunlardan biri fizik görünebilir uzaydan, Yeryüzünde değil.

Yerçekimi dalga

Boyunca 101 yıl oldu kutsal Kase astrofizik: arama doğrudan bir kanıt en büyük недоказанного tahmin Einstein. Ne zaman Gelişmiş LİGO ilişki girdi 2015 yılında başardı duyarlılık elde etmek için gerekli kayıt dalgaların uzay-zaman en yüksek frekans kaynağı yerçekimi dalgaları Evrende: закручивающиеся spiral ve kaynaştırma kara delikler. Sahip iki teyit algılama kemer arkasında (ve daha kaç tane olacak), Advanced LİGO virüsünü yerçekimi dalga astronomi bilim kurgu, gerçeklik.

Ne demek, astrofizik. Tüm astronomi kadar şimdiki an oldu bağımlı ışık, gama ışınları kadar görünür spektrum, mikrodalga ve radyo frekansları. Ama algılama dalgaların uzay-zaman — bu tamamen yeni bir yol keşfetmek astrofizik olayların Evrende. Olması istediğiniz dedektörleri ile istenilen hassasiyet görebiliriz:

• füzyon nötron yıldızları (ve öğrenmek, yaratmak olup, gama-ışın flaş);
• birleştirme beyaz cüceler (ve bağlayıp onlarla süpernova tip Ia);
• süper büyük kütleli kara delik, yiyor, diğer kitle;
• kütleçekimsel dalga imzası süpernova;
• imza pulsar;
• kalıntı kütleçekimsel dalga imzası Evrenin doğum olabilir.

Şimdi yerçekimi dalga astronomi kalbinde ya da geliştirme, zor olma, kanıtlanmış bir alandır. Aşağıdaki adımları artış aralığı, hassasiyet ve frekans eşleme görülen bir çekim gökyüzünde optik havada. Gelecek geliyor ne.

Ve biz henüz hakkında konuşurken, diğer büyük bulmaca. Karanlık madde: %80'den fazla bir kitle Evrenin tamamen görünmez ışık ve normal (atom) maddeler. Bir sorun var бариогенеза: neden bizim Evren dolu bir madde değil, anti-madde olmasına rağmen, herhangi bir tepki, şimdiye kadar izledim, tamamen simetrik sahip madde ve antimadde. Var paradokslar kara delikler, kozmik enflasyon, henüz kurulmuş başarılı bir kuantum kütleçekim teorisi.

Her Zaman cazip olduğunu varsaymak bizim en iyi günleri geride kaldı, en önemli ve devrimci bir açılış zaten yapılır. Ama biz anlamak en büyük soruları — nereden Evren, ne o aslında oluşur, nasıl ortaya çıktı ve nereye gidiyor, ne olacak — bize daha yapılacak çok iş var. Sahip, benzeri görülmemiş bir boyutu, aralığı ve hassasiyet teleskoplar, biz daha fazla bilmek, daha fazla bilmek hiç. Zafer bazen, garantili, ama her bir adım atıyoruz, yakın bize getiriyor, bir adım daha yakın bir yere atama. Olursa olsun, nereye bu yolculuk, bize yol açacak, daha da önemlisi, bu inanılmaz olacak.