Pethau sy'n anweledig ar hyn o bryd

Nid yw'r pethau y mae gwyddoniaeth yn eu gwybod ac yn eu gweld ond yn rhan fach o'r hyn sy'n bodoli yn ôl pob tebyg. Wrth gwrs, ni ddylai gwyddoniaeth a thechnoleg gymryd "gweledigaeth" yn llythrennol. Er na all ein llygaid eu gweld, mae gwyddoniaeth wedi gallu "gweld" pethau fel aer a'r ocsigen sydd ynddo, tonnau radio, golau uwchfioled, ymbelydredd isgoch, ac atomau ers tro.

Gwelwn hefyd mewn ystyr gwrthfaterpan fydd yn rhyngweithio’n dreisgar â mater cyffredin, a bod hynny’n broblem anos yn gyffredinol, oherwydd er inni weld hyn yn effeithiau rhyngweithio, mewn ystyr mwy cyfannol, fel dirgryniadau, nid oedd yn anodd i ni tan 2015.

Fodd bynnag, nid ydym mewn un ystyr yn "gweld" disgyrchiant, oherwydd nid ydym eto wedi darganfod un cludwr o'r rhyngweithiad hwn (hy, er enghraifft, gronyn damcaniaethol o'r enw grafiton). Mae'n werth nodi yma fod rhywfaint o gyfatebiaeth rhwng hanes disgyrchiant a .

Gwelwn weithred yr olaf, ond nid ydym yn sylwi arno'n uniongyrchol, ni wyddom beth mae'n ei gynnwys. Fodd bynnag, mae gwahaniaeth sylfaenol rhwng y ffenomenau "anweledig" hyn. Nid oes neb erioed wedi cwestiynu disgyrchiant. Ond gyda mater tywyll (1) mae'n wahanol.

Sut mae g egni tywylly dywedir ei fod yn cynnwys hyd yn oed mwy na mater tywyll. Tybiwyd ei fodolaeth fel rhagdybiaeth yn seiliedig ar ymddygiad y bydysawd yn ei gyfanrwydd. Mae "gweld" yn debygol o fod hyd yn oed yn fwy anodd na mater tywyll, os mai dim ond oherwydd bod ein profiad cyffredin yn ein dysgu bod egni, yn ei hanfod, yn parhau i fod yn rhywbeth llai hygyrch i'r synhwyrau (ac offer arsylwi) na mater.

Yn ôl tybiaethau modern, dylai'r ddau dywyll gyfrif am 96% o'u cynnwys.

Felly, mewn gwirionedd, mae hyd yn oed y bydysawd ei hun yn anweledig i raddau helaeth i ni, heb sôn am, pan ddaw at ei derfynau, mai dim ond y rhai sy'n cael eu pennu gan arsylwi dynol yr ydym yn eu hadnabod, ac nid y rhai a fyddai'n wir eithafion - os ydynt yn bodoli o gwbl.

Mae rhywbeth yn ein tynnu ynghyd â'r alaeth gyfan

Gall anweledigrwydd rhai pethau yn y gofod fod yn ddirdynnol, megis y ffaith bod 100 o alaethau cyfagos yn symud yn barhaus tuag at bwynt dirgel yn y bydysawd a elwir yn Denwr gwych. Mae'r rhanbarth hwn tua 220 miliwn o flynyddoedd golau i ffwrdd ac mae gwyddonwyr yn ei alw'n anomaledd disgyrchiant. Credir bod gan yr Denwr Mawr lu o bedwarbiliynau o haul.

Gadewch i ni ddechrau gyda'r ffaith ei fod yn ehangu. Mae hyn wedi bod yn digwydd ers y Glec Fawr, ac amcangyfrifir bod cyflymder presennol y broses hon yn 2,2 miliwn cilomedr yr awr. Mae hyn yn golygu bod yn rhaid i'n galaeth ni a'i galaeth Andromeda gyfagos hefyd fod yn symud ar y cyflymder hwnnw, iawn? Ddim mewn gwirionedd.

Yn y 70au fe wnaethon ni greu mapiau manwl o'r gofod allanol. Cefndir microdon (CMB) Bydysawd a gwnaethom sylwi bod un ochr i'r Llwybr Llaethog yn gynhesach na'r llall. Roedd y gwahaniaeth yn llai na chanfed ran o radd Celsius, ond roedd yn ddigon i ni ddeall ein bod yn symud ar gyflymdra o 600 km yr eiliad tuag at y cytser Centaurus.

Ychydig flynyddoedd yn ddiweddarach, fe wnaethom ddarganfod nid yn unig ein bod ni, ond pawb o fewn can miliwn o flynyddoedd golau ohonom, yn symud i'r un cyfeiriad. Nid oes ond un peth a all wrthsefyll ehangu dros bellteroedd mor helaeth, sef disgyrchiant.

Mae'n rhaid i Andromeda, er enghraifft, symud i ffwrdd oddi wrthym, ond mewn 4 biliwn o flynyddoedd bydd yn rhaid i ni ... gwrthdaro â hi. Gall màs digonol wrthsefyll ehangu. Ar y dechrau, roedd gwyddonwyr yn meddwl bod y cyflymder hwn oherwydd ein lleoliad ar gyrion yr hyn a elwir yn Local Supercluster.

Pam ei bod hi mor anodd i ni weld yr Denwr Mawr dirgel hwn? Yn anffodus, dyma ein galaeth ein hunain, sy'n rhwystro ein barn. Trwy wregys y Llwybr Llaethog, ni allwn weld tua 20% o'r bydysawd. Mae'n digwydd fel ei fod yn mynd yn union lle mae'r Denwr Mawr. Yn ddamcaniaethol, mae'n bosibl treiddio i'r gorchudd hwn gydag arsylwadau pelydr-X ac isgoch, ond nid yw hyn yn rhoi darlun clir.

Er gwaethaf yr anawsterau hyn, canfuwyd bod galactig mewn un rhanbarth o'r Denwr Mawr, pellter o 150 miliwn o flynyddoedd golau. Norma clwstwr. Y tu ôl iddo mae uwch-glwstwr hyd yn oed yn fwy enfawr, 650 miliwn o flynyddoedd golau i ffwrdd, yn cynnwys màs o 10. galaeth, un o'r gwrthrychau mwyaf yn y bydysawd sy'n hysbys i ni.

Felly, mae gwyddonwyr yn awgrymu bod y Denwr Mawr canolfan disgyrchiant llawer o uwchglystyrau o alaethau, gan gynnwys ein rhai ni - tua 100 o wrthrychau i gyd, fel y Llwybr Llaethog. Mae yna hefyd ddamcaniaethau ei fod yn gasgliad enfawr o egni tywyll neu ardal dwysedd uchel gyda tyniad disgyrchiant enfawr.

Mae rhai ymchwilwyr yn credu mai dim ond rhagflas yw hwn o'r rownd derfynol ... diwedd y bydysawd. Bydd y Dirwasgiad Mawr yn golygu y bydd y bydysawd yn tewhau mewn ychydig driliwn o flynyddoedd, pan fydd yr ehangiad yn arafu ac yn dechrau gwrthdroi. Dros amser, byddai hyn yn arwain at supermassive a fyddai'n bwyta popeth, gan gynnwys ei hun.

Fodd bynnag, fel y mae gwyddonwyr yn nodi, bydd ehangu'r bydysawd yn trechu pŵer yr Atyniwr Mawr yn y pen draw. Nid yw ein cyflymder tuag ato ond un rhan o bump o'r cyflymder y mae popeth yn ehangu. Bydd yn rhaid i strwythur lleol helaeth Laniakea (2) yr ydym yn rhan ohono un diwrnod wasgaru, fel y bydd llawer o endidau cosmig eraill.

Pumed grym natur

Rhywbeth na allwn ei weld, ond sydd wedi cael ei amau’n ddifrifol yn ddiweddar, yw’r bumed effaith, fel y’i gelwir.

Mae darganfod yr hyn sy'n cael ei adrodd yn y cyfryngau yn golygu dyfalu am ronyn newydd damcaniaethol gydag enw diddorol. X17yn gallu helpu i egluro dirgelwch mater tywyll ac egni tywyll.

Mae pedwar rhyngweithiad yn hysbys: disgyrchiant, electromagneteg, rhyngweithiadau atomig cryf a gwan. Mae effaith y pedwar grym hysbys ar fater, o ficro-dir atomau i raddfa enfawr galaethau, wedi'i dogfennu'n dda ac yn ddealladwy yn y rhan fwyaf o achosion. Fodd bynnag, pan ystyriwch fod tua 96% o fàs ein bydysawd yn cynnwys pethau aneglur, anesboniadwy a elwir yn fater tywyll ac egni tywyll, nid yw'n syndod bod gwyddonwyr wedi amau ​​ers tro nad yw'r pedwar grym hyn yn cynrychioli popeth yn y cosmos. . yn parhau.

Ymgais i ddisgrifio grym newydd, y mae ei awdur yn dîm a arweinir gan Attila Krasnagorskaya (3), nid y ffiseg yn Sefydliad Ymchwil Niwclear (ATOMKI) Academi Gwyddorau Hwngari, y clywsom amdano'r cwymp diwethaf, oedd yr arwydd cyntaf o fodolaeth rhyngweithiadau dirgel.

Ysgrifennodd yr un gwyddonwyr am y “pumed grym” gyntaf yn 2016, ar ôl cynnal arbrawf i droi protonau yn isotopau, sy’n amrywiadau o elfennau cemegol. Gwyliodd yr ymchwilwyr wrth i brotonau droi isotop o'r enw lithiwm-7 yn fath ansefydlog o atom o'r enw beryllium-8.

3. Proff. Attila Krasnohorkai (dde)

Pan ddadfeiliodd beryllium-8, ffurfiwyd parau o electronau a phositronau, a oedd yn gwrthyrru ei gilydd, gan achosi i'r gronynnau hedfan allan ar ongl. Roedd y tîm yn disgwyl gweld cydberthynas rhwng yr egni golau a allyrrir yn ystod y broses bydru a'r onglau y mae'r gronynnau'n hedfan oddi wrth ei gilydd. Yn lle hynny, cafodd electronau a phositronau eu gwyro 140 gradd bron i saith gwaith yn amlach na'r hyn a ragwelwyd gan eu modelau, canlyniad annisgwyl.

“Gellir disgrifio ein holl wybodaeth am y byd gweladwy gan ddefnyddio’r Model Safonol o ffiseg gronynnau fel y’i gelwir,” ysgrifennodd Krasnagorkay. “Fodd bynnag, nid yw'n darparu ar gyfer unrhyw ronynnau trymach nag electron ac ysgafnach na muon, sydd 207 gwaith yn drymach nag electron. Os byddwn yn dod o hyd i ronyn newydd yn y ffenestr dorfol uchod, byddai hyn yn dynodi rhywfaint o ryngweithio newydd nad yw wedi'i gynnwys yn y Model Safonol.”

Enw'r gwrthrych dirgel yw X17 oherwydd ei fàs amcangyfrifedig o 17 megaelectronfolt (MeV), tua 34 gwaith cymaint ag electron. Gwyliodd yr ymchwilwyr ddadfeiliad tritiwm i heliwm-4 ac unwaith eto arsylwi ar ollyngiad lletraws rhyfedd, gan nodi gronyn â màs o tua 17 MeV.

"Mae'r ffoton yn cyfryngu'r grym electromagnetig, mae'r gluon yn cyfryngu'r grym cryf, ac mae'r bosonau W a Z yn cyfryngu'r grym gwan," esboniodd Krasnahorkai.

“Rhaid i'n gronyn X17 gyfryngu rhyngweithiad newydd, y pumed. Mae'r canlyniad newydd yn lleihau'r tebygolrwydd mai dim ond cyd-ddigwyddiad oedd yr arbrawf cyntaf, neu fod y canlyniadau wedi achosi gwall system."

Mater tywyll dan draed

O'r Bydysawd mawr, o deyrnas annelwig posau a dirgelion ffiseg wych, gadewch inni ddychwelyd i'r Ddaear. Rydyn ni'n wynebu problem eithaf syfrdanol yma ... o weld a darlunio popeth sydd y tu mewn yn gywir (4).

Ychydig flynyddoedd yn ôl rydym yn ysgrifennu yn MT am dirgelwch craidd y ddaearbod paradocs yn gysylltiedig â'i greadigaeth ac ni wyddys yn union beth yw ei natur a'i strwythur. Mae gennym ddulliau fel profi gyda tonnau seismig, hefyd wedi llwyddo i ddatblygu model o strwythur mewnol y Ddaear, y mae cytundeb gwyddonol ar ei gyfer.

ond o'i gymharu â sêr a galaethau pell, er enghraifft, mae ein dealltwriaeth o'r hyn sy'n gorwedd o dan ein traed yn wan. Gwrthrychau gofod, hyd yn oed rhai pell iawn, a welwn yn syml. Ni ellir dweud yr un peth am y craidd, haenau'r fantell, na hyd yn oed haenau dyfnach cramen y ddaear..

Dim ond yr ymchwil mwyaf uniongyrchol sydd ar gael. Mae dyffrynnoedd mynyddig yn datgelu creigiau hyd at sawl cilomedr o ddyfnder. Mae'r ffynhonnau archwilio dyfnaf yn ymestyn i ddyfnder o ychydig dros 12 km.

Darperir gwybodaeth am greigiau a mwynau sy'n adeiladu rhai dyfnach gan xenoliths, h.y. darnau o greigiau wedi'u rhwygo a'u cario i ffwrdd o goluddion y Ddaear o ganlyniad i brosesau folcanig. Ar eu sail, gall petrolegwyr bennu cyfansoddiad mwynau i ddyfnder o gannoedd o gilometrau.

Radiws y Ddaear yw 6371 km, nad yw'n llwybr hawdd i'n holl "ymdreiddiadau". Oherwydd y pwysau a'r tymheredd enfawr yn cyrraedd tua 5 gradd Celsius, mae'n anodd disgwyl y bydd y tu mewn dyfnaf yn dod yn hygyrch i'w arsylwi'n uniongyrchol yn y dyfodol agos.

Felly sut ydyn ni'n gwybod beth rydyn ni'n ei wybod am strwythur tu mewn y Ddaear? Darperir gwybodaeth o’r fath gan donnau seismig a gynhyrchir gan ddaeargrynfeydd, h.y. tonnau elastig yn lluosogi mewn cyfrwng elastig.

Cawsant eu henw o'r ffaith eu bod yn cael eu cynhyrchu gan ergydion. Gall dau fath o donnau elastig (seismig) luosogi mewn cyfrwng elastig (mynyddol): cyflymach - hydredol ac arafach - ardraws. Mae'r cyntaf yn osgiliadau o'r cyfrwng sy'n digwydd ar hyd cyfeiriad ymlediad tonnau, tra mewn osgiliadau traws y cyfrwng maent yn digwydd yn berpendicwlar i gyfeiriad ymlediad tonnau.

Cofnodir tonnau hydredol yn gyntaf (lat. primae), a chofnodir tonnau ardraws yn ail (lat. secundae), a dyna'r rheswm dros eu marcio traddodiadol mewn seismoleg - tonnau hydredol p a thraws s. Mae tonnau-P tua 1,73 gwaith yn gyflymach nag s.

Mae'r wybodaeth a ddarperir gan donnau seismig yn ei gwneud hi'n bosibl adeiladu model o du mewn y Ddaear yn seiliedig ar briodweddau elastig. Gallwn ddiffinio priodweddau ffisegol eraill yn seiliedig ar maes disgyrchiant (dwysedd, gwasgedd), arsylwi cerrynt magnetotelluric a gynhyrchir ym mantell y Ddaear (dosbarthiad dargludedd trydanol) neu dadelfeniad llif gwres y Ddaear.

Gellir pennu'r cyfansoddiad petrolegol trwy gymharu ag astudiaethau labordy o briodweddau mwynau a chreigiau o dan amodau pwysau a thymheredd uchel.

Mae'r ddaear yn pelydru gwres, ac nid yw'n hysbys o ble mae'n dod. Yn ddiweddar, mae damcaniaeth newydd wedi dod i'r amlwg yn ymwneud â'r gronynnau elfennol mwyaf anodd dod i'r amlwg. Credir y gall natur ddarparu cliwiau pwysig i ddirgelwch y gwres sy'n cael ei belydru o'n planed. niwtrino - gronynnau o fàs hynod o fach - a allyrrir gan brosesau ymbelydrol sy'n digwydd yng ngholuddion y Ddaear.

Y prif ffynonellau ymbelydredd hysbys yw thoriwm a photasiwm ansefydlog, fel y gwyddom o samplau creigiau hyd at 200 km o dan wyneb y ddaear. Mae'r hyn sy'n gorwedd yn ddyfnach eisoes yn anhysbys.

Rydyn ni'n ei wybod geneutrino mae gan y rhai sy'n cael eu hallyrru yn ystod pydredd wraniwm fwy o egni na'r rhai sy'n cael eu hallyrru yn ystod pydredd potasiwm. Felly, trwy fesur egni geoneutrinos, gallwn ddarganfod o ba ddeunydd ymbelydrol y maent yn dod.

Yn anffodus, mae geneutrinos yn anodd iawn i'w canfod. Felly, roedd eu harsylwad cyntaf yn 2003 angen synhwyrydd tanddaearol enfawr wedi'i lenwi â thua. tunnell o hylif. Mae'r synwyryddion hyn yn mesur niwtrinos trwy ganfod gwrthdrawiadau ag atomau mewn hylif.

Ers hynny, dim ond mewn un arbrawf y gwelwyd geoneutrinos gan ddefnyddio'r dechnoleg hon (5). Mae'r ddau fesur yn dangos hynny Gellir esbonio tua hanner gwres y Ddaear o ymbelydredd (20 terawat) gan ddirywiad wraniwm a thoriwm. Ffynhonnell y 50% sy'n weddill... nid yw'n hysbys eto beth.

5. Map enghreifftiol o ddwysedd allyriadau geoniwtrino ar y Ddaear - rhagolygon

Ym mis Gorffennaf 2017, dechreuodd y gwaith adeiladu ar yr adeilad, a elwir hefyd yn DYNi'w gwblhau tua 2024. Bydd y cyfleuster wedi'i leoli bron i 1,5 km o dan y ddaear yn yr hen Homestack, De Dakota.

Mae gwyddonwyr yn bwriadu defnyddio DUNE i ateb y cwestiynau pwysicaf mewn ffiseg fodern trwy astudio niwtrinos yn ofalus, un o'r gronynnau sylfaenol sy'n cael ei ddeall leiaf.

Ym mis Awst 2017, cyhoeddodd tîm rhyngwladol o wyddonwyr erthygl yn y cyfnodolyn Physical Review D yn cynnig defnydd gweddol arloesol o DUNE fel sganiwr i astudio tu mewn i'r Ddaear. At donnau seismig a thyllau turio, byddai dull newydd o astudio tu mewn i'r blaned yn cael ei ychwanegu, a fyddai, efallai, yn dangos i ni ddarlun cwbl newydd ohoni. Fodd bynnag, dim ond syniad yw hwn ar hyn o bryd.

O fater tywyll cosmig, fe gyrhaeddon ni y tu mewn i'n planed, dim llai tywyll i ni. ac y mae anmhuredd y pethau hyn yn anniddig, ond nid yn gymaint a'r pryder nad ydym yn gweled yr holl wrthddrychau sydd yn lled agos i'r Ddaear, yn enwedig y rhai sydd yn llwybr gwrthdrawiad â hi.

Fodd bynnag, mae hwn yn bwnc ychydig yn wahanol, a drafodwyd gennym yn fanwl yn MT yn ddiweddar. Mae ein hawydd i ddatblygu dulliau arsylwi wedi’i gyfiawnhau’n llawn ym mhob cyd-destun.