Cousas que actualmente son invisibles

As cousas que a ciencia sabe e ve son só unha pequena parte do que probablemente existe. Por suposto, a ciencia e a tecnoloxía non deben tomar "visión" literalmente. Aínda que os nosos ollos non poden velos, a ciencia foi capaz de "ver" cousas como o aire e o osíxeno que contén, as ondas de radio, a luz ultravioleta, a radiación infravermella e os átomos.

Tamén vemos en certo sentido antimateriacando interactúa violentamente coa materia ordinaria, e iso en xeral é un problema máis difícil, porque aínda que o vimos nos efectos da interacción, nun sentido máis holístico, como vibracións, foinos esquivo ata 2015.

Non obstante, aínda, en certo sentido, non "vemos" a gravidade, porque aínda non descubrimos un só portador desta interacción (é dicir, por exemplo, unha hipotética partícula chamada gravitón). Cabe mencionar aquí que existe certa analoxía entre a historia da gravidade e .

Vemos a acción deste último, pero non a observamos directamente, non sabemos en que consiste. Non obstante, hai unha diferenza fundamental entre estes fenómenos "invisibles". Ninguén cuestionou nunca a gravidade. Pero coa materia escura (1) é diferente.

Como g enerxía escuraque se di que contén aínda máis que materia escura. Inferiuse a súa existencia como unha hipótese baseada no comportamento do universo no seu conxunto. "Ver" é probable que sexa aínda máis difícil que a materia escura, aínda que só sexa porque a nosa experiencia común nos ensina que a enerxía, pola súa propia natureza, segue sendo algo menos accesible para os sentidos (e instrumentos de observación) que a materia.

Segundo as suposicións modernas, ambos os escuros deberían representar o 96% do seu contido.

Entón, de feito, ata o propio universo é en gran parte invisible para nós, sen esquecer que cando se trata dos seus límites, só coñecemos aqueles que están determinados pola observación humana, e non aqueles que serían os seus verdadeiros extremos, se existen. en absoluto.

Algo nos está arrastrando a toda a galaxia

A invisibilidade dalgunhas cousas no espazo pode ser angustiosa, como o feito de que 100 galaxias veciñas se movan continuamente cara a un punto misterioso do universo coñecido como Gran atractor. Esta rexión está a uns 220 millóns de anos luz de distancia e os científicos a chaman anomalía gravitatoria. Crese que o Gran Atractor ten unha masa de cuatrillóns de soles.

Comecemos polo feito de que se está a expandir. Isto ocorre dende o Big Bang, e a velocidade actual deste proceso estímase en 2,2 millóns de quilómetros por hora. Isto significa que a nosa galaxia e a súa veciña galaxia Andrómeda tamén deben moverse a esa velocidade, non? En realidade non.

Nos anos 70 creamos mapas detallados do espazo exterior. Fondo de microondas (CMB) Universo e observamos que un lado da Vía Láctea é máis cálido que o outro. A diferenza era de menos dunha centésima de grao centígrado, pero abondaba para entender que nos movíamos a unha velocidade de 600 km por segundo cara á constelación do Centauro.

Uns anos máis tarde, descubrimos que non só nós, senón todos os que estaban a cen millóns de anos luz de nós, íamos movéndose na mesma dirección. Só hai unha cousa que pode resistir a expansión a tan grandes distancias, e é a gravidade.

Andrómeda, por exemplo, debe afastarse de nós, pero dentro de 4 millóns de anos teremos que... chocar con ela. A masa suficiente pode resistir a expansión. Nun primeiro momento, os científicos pensaron que esta velocidade se debía á nosa localización nos arredores do chamado Supercúmulo Local.

Por que nos custa tanto ver a este misterioso Gran Atractor? Desafortunadamente, esta é a nosa propia galaxia, que bloquea a nosa vista. A través do cinto da Vía Láctea, non podemos ver preto do 20% do universo. Dá a casualidade de que vai exactamente onde está o Gran Atractor. Teoricamente é posible penetrar neste veo con observacións de raios X e infravermellos, pero isto non dá unha imaxe clara.

A pesar destas dificultades, descubriuse que nunha rexión do Gran Atractor, a unha distancia de 150 millóns de anos luz, hai unha galáctica. Clúster Norma. Detrás hai un supercúmulo aínda máis masivo, a 650 millóns de anos luz de distancia, que contén unha masa de 10. galaxia, un dos obxectos máis grandes do universo que coñecemos.

Entón, os científicos suxiren que o Gran Atractor centro de gravidade moitos supercúmulos de galaxias, incluída a nosa, uns 100 obxectos en total, como a Vía Láctea. Tamén hai teorías de que é unha enorme colección de enerxía escura ou unha área de alta densidade cunha enorme atracción gravitatoria.

Algúns investigadores cren que isto é só un anticipo do final... final do universo. A Gran Depresión significará que o universo engrosará nuns poucos billóns de anos, cando a expansión se ralentice e comece a reverter. Co paso do tempo, isto levaría a un supermasivo que comería de todo, incluída a si mesma.

Non obstante, como sinalan os científicos, a expansión do Universo acabará por derrotar o poder do Gran Atractor. A nosa velocidade cara a ela é só unha quinta parte da velocidade á que todo se expande. A vasta estrutura local de Laniakea (2) da que formamos parte terá que disiparse algún día, como moitas outras entidades cósmicas.

A quinta forza da natureza

Algo que non podemos ver, pero que foi seriamente sospeitoso de tarde, é o chamado quinto impacto.

O descubrimento do que se informa nos medios implica especulacións sobre unha hipotética partícula nova cun nome intrigante. X17pode axudar a explicar o misterio da materia escura e da enerxía escura.

Coñécense catro interaccións: gravidade, electromagnetismo, interaccións atómicas fortes e débiles. O impacto das catro forzas coñecidas sobre a materia, desde o microreino dos átomos ata a escala colosal das galaxias, está ben documentado e na maioría dos casos é comprensible. Non obstante, se tes en conta que aproximadamente o 96% da masa do noso universo está formada por cousas escuras e inexplicables chamadas materia escura e enerxía escura, non é de estrañar que os científicos sospeitasen durante moito tempo que estas catro interaccións non representan todo o cosmos. . continúa.

Un intento de describir unha nova forza, cuxo autor é un equipo dirixido por Atila Krasnagorskaya (3), a física do Instituto de Investigación Nuclear (ATOMKI) da Academia Húngara de Ciencias, da que escoitamos falar o pasado outono, non foi o primeiro indicio da existencia de interaccións misteriosas.

Os mesmos científicos escribiron por primeira vez sobre a "quinta forza" en 2016, despois de realizar un experimento para converter os protóns en isótopos, que son variantes dos elementos químicos. Os investigadores observaron como os protóns convertían un isótopo coñecido como litio-7 nun tipo de átomo inestable chamado berilio-8.

3. Prof. Attila Krasnohorkai (dereita)

Cando o berilio-8 decaeu, formáronse pares de electróns e positróns, que se repelían entre si, facendo que as partículas voasen en ángulo. O equipo esperaba ver unha correlación entre a enerxía luminosa emitida durante o proceso de desintegración e os ángulos nos que se separan as partículas. Pola contra, os electróns e os positróns foron desviados 140 graos case sete veces máis do que os seus modelos predixiron, un resultado inesperado.

"Todo o noso coñecemento sobre o mundo visible pódese describir usando o chamado Modelo Estándar de física de partículas", escribe Krasnagorkay. "Non obstante, non proporciona partículas máis pesadas que un electrón e máis lixeiras que un muón, que é 207 veces máis pesada que un electrón. Se atopamos unha nova partícula na ventá de masa anterior, isto indicaría algunha nova interacción non incluída no Modelo Estándar.

O misterioso obxecto chámase X17 pola súa masa estimada de 17 megaelectronvoltios (MeV), unhas 34 veces a dun electrón. Os investigadores observaron a desintegración do tritio en helio-4 e unha vez máis observaron unha estraña descarga diagonal, que indicaba unha partícula cunha masa duns 17 MeV.

"O fotón media a forza electromagnética, o gluón media a forza forte e os bosóns W e Z median a forza débil", explicou Krasnahorkai.

“A nosa partícula X17 debe mediar nunha nova interacción, a quinta. O novo resultado reduce a probabilidade de que o primeiro experimento fose só unha coincidencia ou de que os resultados causasen un erro do sistema".

Materia escura baixo os pés

Do gran Universo, do vago reino dos enigmas e misterios da gran física, volvamos á Terra. Aquí estamos ante un problema bastante sorprendente... de ver e representar con precisión todo o que hai dentro (4).

Hai uns anos escribimos en MT sobre o misterio do núcleo terrestreque un paradoxo está relacionado coa súa creación e non se sabe con exactitude cal son a súa natureza e estrutura. Temos métodos como probar con ondas sísmicas, tamén logrou desenvolver un modelo da estrutura interna da Terra, para o que existe acordo científico.

con todo en comparación coas estrelas e galaxias distantes, por exemplo, a nosa comprensión do que hai debaixo dos nosos pés é débil. Obxectos espaciais, incluso moi distantes, simplemente vemos. Non se pode dicir o mesmo do núcleo, das capas do manto ou mesmo das capas máis profundas da codia terrestre..

Só está dispoñible a investigación máis directa. Os vales de montaña expoñen rochas de ata varios quilómetros de profundidade. Os pozos de exploración máis profundos esténdense a algo máis de 12 km de profundidade.

A información sobre rochas e minerais que constrúen outras máis profundas proporciónana os xenolitos, é dicir. fragmentos de rochas arrancados e arrastrados das entrañas da Terra como resultado de procesos volcánicos. Sobre a súa base, os petrólogos poden determinar a composición dos minerais a unha profundidade de varios centos de quilómetros.

O radio da Terra é de 6371 km, o que non é un camiño doado para todos os nosos "infiltrados". Debido á enorme presión e temperatura que alcanzan uns 5 graos centígrados, é difícil esperar que o interior máis profundo sexa accesible para a observación directa nun futuro previsible.

Entón, como sabemos o que sabemos sobre a estrutura do interior da Terra? Esta información é proporcionada polas ondas sísmicas xeradas polos terremotos, é dicir. ondas elásticas que se propagan nun medio elástico.

Obtiveron o seu nome polo feito de que son xerados por golpes. Dous tipos de ondas elásticas (sísmicas) poden propagarse nun medio elástico (montañoso): máis rápida - lonxitudinal e máis lenta - transversal. Os primeiros son oscilacións do medio que ocorren ao longo da dirección de propagación da onda, mentres que nas oscilacións transversais do medio ocorren perpendiculares á dirección de propagación da onda.

As ondas lonxitudinais rexístranse primeiro (lat. primae), e as transversais en segundo lugar (lat. secundae), de aí a súa marcación tradicional en sismoloxía: ondas lonxitudinais p e transversais s. As ondas P son unhas 1,73 veces máis rápidas que s.

A información proporcionada polas ondas sísmicas permite construír un modelo do interior da Terra a partir das propiedades elásticas. Podemos definir outras propiedades físicas en función de campo gravitatorio (densidade, presión), observación correntes magnetotelúricas xerados no manto terrestre (distribución da condutividade eléctrica) ou descomposición do fluxo de calor terrestre.

A composición petrolóxica pódese determinar mediante a comparación con estudos de laboratorio das propiedades dos minerais e das rochas en condicións de altas presións e temperaturas.

A terra irradia calor, e non se sabe de onde procede. Recentemente, xurdiu unha nova teoría relacionada coas partículas elementais máis esquivas. Crese que a natureza pode proporcionar pistas importantes sobre o misterio da calor que irradia dentro do noso planeta. neutrino - partículas de masa extremadamente pequena - emitidas por procesos radioactivos que ocorren nas entrañas da Terra.

As principais fontes coñecidas de radioactividade son o torio e o potasio inestables, como sabemos por mostras de rochas ata 200 km por debaixo da superficie terrestre. O que hai máis profundo xa se descoñece.

Sabémolo xeoneutrino os emitidos durante a desintegración do uranio teñen máis enerxía que os emitidos durante a desintegración do potasio. Así, medindo a enerxía dos xeneutrinos, podemos saber de que material radioactivo proceden.

Desafortunadamente, os xeneutrinos son moi difíciles de detectar. Polo tanto, a súa primeira observación en 2003 requiriu un enorme detector subterráneo cheo de aprox. toneladas de fluído. Estes detectores miden neutrinos detectando colisións con átomos nun líquido.

Desde entón, os xeneutrinos só se observaron nun experimento usando esta tecnoloxía (5). As dúas medicións así o demostran Aproximadamente a metade da calor da Terra procedente da radioactividade (20 teravatios) pódese explicar pola desintegración do uranio e do torio. A fonte do 50% restante... aínda non se sabe cal.

5. Mapa modelo da intensidade das emisións de xeneutrinos na Terra - predicións

En xullo de 2017, comezou a construción do edificio, tamén coñecido como DUNAprevisto para a súa finalización ao redor de 2024. A instalación estará situada a case 1,5 km baixo terra na antiga Homestack, Dakota do Sur.

Os científicos planean utilizar DUNE para responder ás preguntas máis importantes da física moderna estudando coidadosamente os neutrinos, unha das partículas fundamentais menos entendidas.

En agosto de 2017, un equipo internacional de científicos publicou un artigo na revista Physical Review D no que propoñía un uso bastante innovador de DUNE como escáner para estudar o interior da Terra. Ás ondas sísmicas e ás sondaxes engadiríase un novo método de estudo do interior do planeta que, quizais, nos mostraría unha imaxe completamente nova do mesmo. Non obstante, esta é só unha idea polo momento.

Desde a materia escura cósmica chegamos ao interior do noso planeta, non menos escuro para nós. e a impenetrabilidade destas cousas é desconcertante, pero non tanto como a ansiedade de que non vexamos todos os obxectos que están relativamente preto da Terra, especialmente aqueles que están no camiño da colisión con ela.

Non obstante, este é un tema lixeiramente diferente, que discutimos recentemente en detalle en MT. O noso desexo de desenvolver métodos de observación está plenamente xustificado en todos os contextos.