現在見えないもの
科学が知っていること、見ていることは、おそらく存在するもののごく一部にすぎません。 もちろん、科学技術は「ビジョン」を文字どおりに捉えるべきではありません。 私たちの目にはそれらを見ることはできませんが、科学は長い間、空気やそれに含まれる酸素、電波、紫外線、赤外線、原子などを「見る」ことができてきました。
私たちもある意味で見ています 反物質通常の物質と激しく相互作用する場合、それは一般的により難しい問題です。なぜなら、これは相互作用の効果で、より全体的な意味で、振動として見られましたが、2015年まで私たちにとってとらえどころのないものだったからです.
しかし、ある意味ではまだ重力を「見る」ことはできません。なぜなら、この相互作用の単一のキャリアをまだ発見していないからです (つまり、たとえば、 重力子）。 ここで、重力の歴史と .
私たちは後者の行動を見ますが、それを直接観察することはなく、それが何で構成されているかはわかりません。 しかし、これらの「見えない」現象には根本的な違いがあります。 誰も重力に疑問を呈したことはありません。 しかし、暗黒物質 (1) の場合は異なります。
どのように g ダークエネルギー暗黒物質以上のものを含んでいると言われています。 その存在は、宇宙全体の挙動に基づく仮説として推測されました。 私たちの共通の経験が、エネルギーはその性質上、物質よりも感覚（および観察手段）にとってアクセスしにくいもののままであることを私たちに教えているという理由だけで、それを「見る」ことは暗黒物質よりもさらに難しい可能性があります.
現代の仮定によれば、両方の暗いものがコンテンツの 96% を占めるはずです。
したがって、実際、宇宙自体でさえ私たちにはほとんど見えません。その限界に関しては、人間の観察によって決定されたものだけを知っており、その真の極限となるものは知りません-それらが存在する場合.まったく。
何かが銀河全体と一緒に私たちを引っ張っています
100 の近隣の銀河が宇宙で知られている神秘的なポイントに向かって継続的に移動しているという事実など、宇宙でいくつかのものが見えないことは悲惨な場合があります。 グレートアトラクター. この領域は約 220 億 XNUMX 万光年離れており、科学者はそれを重力異常と呼んでいます。 グレート・アトラクターは、太陽の数千兆個の質量を持っていると考えられています。
それが拡大しているという事実から始めましょう。 これはビッグバン以来起こっており、このプロセスの現在の速度は時速 2,2 万キロメートルと推定されています。 これは、私たちの銀河と隣接するアンドロメダ銀河も同じ速度で動いているに違いないということですよね? あまり。
70 年代には、宇宙空間の詳細な地図が作成されました。 マイクロ波バックグラウンド (CMB) 宇宙と私たちは、天の川の片側が反対側よりも暖かいことに気付きました. その差は摂氏600分のXNUMX未満でしたが、ケンタウルス座に向かって毎秒XNUMXkmの速度で移動していることを理解するには十分でした。
数年後、私たちだけでなく、私たちからXNUMX億光年以内にいるすべての人が同じ方向に進んでいることを発見しました. このような広大な距離の膨張に抵抗できるものは XNUMX つだけです。それは重力です。
たとえば、アンドロメダは私たちから遠ざかる必要がありますが、4億年後には…彼女と衝突する必要があります。 十分な質量は膨張に耐えることができます。 当初、科学者たちは、この速度はいわゆるローカル スーパークラスターの郊外にあるためだと考えていました。
この神秘的なグレート アトラクターを目にするのがなぜそれほど難しいのでしょうか。 残念ながら、これは私たち自身の銀河であり、私たちの視界を遮っています. 天の川のベルトを通して、私たちは宇宙の約20%を見ることができません。 たまたま、彼はまさにグレート アトラクターのいる場所に行きます。 理論的には、X 線や赤外線の観測でこのベールを貫通することは可能ですが、これでは明確な全体像が得られません。
これらの困難にもかかわらず、150 億 XNUMX 万光年の距離にあるグレート アトラクターの XNUMX つの領域に銀河があることがわかりました。 クラスターノルマ. その背後には、650 億 10 万光年離れたさらに大規模な超銀河団があり、質量は XNUMX です。 銀河は、私たちが知っている宇宙で最大の天体の XNUMX つです。
したがって、科学者は、グレートアトラクターが 重心 私たちの銀河を含む多くの超銀河団 - 天の川など、全部で約 100 個の天体。 暗黒エネルギーの巨大な集まりであるという理論や、巨大な引力を持つ高密度領域であるという理論もあります。
一部の研究者は、これは宇宙の終わりの前触れにすぎないと考えています。 大恐慌とは、数兆年後に宇宙が厚くなるということであり、膨張が減速して逆転し始める。 時間が経つにつれて、これは自分自身を含むすべてを食べる超大質量につながります.
しかし、科学者が指摘しているように、宇宙の膨張は最終的にグレートアトラクターの力を打ち負かします. それに向かう私たちの速度は、すべてが拡大する速度の 2 分の XNUMX にすぎません。 私たちがその一部であるラニアケア (XNUMX) の広大な局所構造は、他の多くの宇宙実体と同様に、いつの日か消散しなければなりません。
自然の第XNUMXの力
目には見えませんが、最近深刻に疑われているのは、いわゆるフィフス インパクトです。
メディアで報告されていることの発見には、興味深い名前を持つ仮想の新しい粒子に関する憶測が含まれています。 X17暗黒物質と暗黒エネルギーの謎を説明するのに役立ちます。
96 つの相互作用が知られています: 重力、電磁気、強い原子相互作用と弱い原子相互作用です。 原子の微小領域から銀河の巨大なスケールまで、物質に対する XNUMX つの既知の力の影響は十分に文書化されており、ほとんどの場合理解可能です。 しかし、私たちの宇宙の質量の約 XNUMX% が暗黒物質と暗黒エネルギーと呼ばれる不可解で説明のつかないもので構成されていることを考えると、科学者がこれら XNUMX つの相互作用が宇宙のすべてを表しているわけではないことを長い間疑っていたことは驚くことではありません。 . 続きます。
によって率いられたチームが作成者である、新しい力を説明する試み。 アッティラ・クラスナゴルスカヤ (3)、昨年の秋に私たちが聞いたハンガリー科学アカデミーの原子核研究所 (ATOMKI) の物理学は、不思議な相互作用の存在を最初に示したものではありませんでした。
同じ科学者は、2016 年に陽子を化学元素の変種である同位体に変える実験を行った後、最初に「第 7 の力」について書きました。 研究者たちは、陽子がリチウム 8 として知られる同位体をベリリウム XNUMX と呼ばれる不安定なタイプの原子に変える様子を観察しました。
3. 教授アッティラ・クラスナホルカイ（右）
ベリリウム 8 が崩壊すると、電子と陽電子のペアが形成され、互いに反発し合い、粒子が斜めに飛び出しました。 チームは、崩壊プロセス中に放出される光エネルギーと、粒子が飛び散る角度との間に相関関係があることを期待していました。 代わりに、電子と陽電子は、モデルが予測したよりも約 140 倍頻繁に XNUMX 度偏向されました。これは予想外の結果でした。
「目に見える世界に関する私たちの知識はすべて、いわゆる素粒子物理学の標準モデルを使用して記述できます」とクラスナゴルカイは書いています。 「しかし、電子より重く、電子の207倍重いミューオンより軽い粒子は提供されません。 上記の質量ウィンドウで新しい粒子が見つかった場合、これは標準モデルに含まれていない新しい相互作用を示している可能性があります。」
この謎の物体は、電子の約 17 倍の 17 メガ電子ボルト (MeV) と推定される質量から X34 と名付けられました。 研究者たちは、トリチウムがヘリウム 4 に崩壊するのを観察し、再び奇妙な対角放電を観察しました。これは、約 17 MeV の質量を持つ粒子を示しています。
「光子は電磁力を媒介し、グルオンは強い力を媒介し、W ボソンと Z ボソンは弱い力を媒介します」とクラスナホルカイは説明しました。
「私たちの粒子 X17 は、XNUMX 番目の新しい相互作用を仲介する必要があります。 新しい結果は、最初の実験が単なる偶然だった可能性や、結果がシステム エラーを引き起こした可能性を減らします。」
足元の暗黒物質
偉大な宇宙から、偉大な物理学の謎と謎の漠然とした領域から、地球に戻りましょう。 私たちはここでかなり驚くべき問題に直面しています...内部にあるものすべてを見て正確に描写することです(4)。
数年前、私たちはMTで次のことを書きました 地球の核の謎パラドックスはその創造に関連しており、その性質と構造が正確にはわかっていない. でテストするなどの方法があります 地震波、また、科学的合意がある地球の内部構造のモデルを開発することに成功しました。
但し たとえば、遠くの星や銀河に比べて、足元に何があるかについての理解は弱いです。 宇宙の物体は、たとえ非常に遠くのものであっても、私たちはただ見るだけです。 コア、マントルの層、さらには地球の地殻のより深い層についても同じことは言えません。.
最も直接的な調査のみが利用可能です。 山の谷は、数キロメートルの深さまで岩を露出させます。 最も深い探査井戸は、12 km 強の深さまで伸びています。
より深いものを構築する岩石や鉱物に関する情報は、捕獲岩によって提供されます。 火山活動の結果として引き裂かれ、地球の腸から運び去られた岩の破片。 それらに基づいて、岩石学者は数百キロメートルの深さまでの鉱物の組成を決定できます。
地球の半径は 6371 km で、これはすべての「侵入者」にとって簡単な道ではありません。 摂氏約5度に達する巨大な圧力と温度のため、近い将来、最も深い内部が直接観察できるようになると期待することは困難です.
では、地球内部の構造について私たちが知っていることをどうやって知るのでしょうか? このような情報は、地震によって生成される地震波によって提供されます。 弾性媒体中を伝搬する弾性波。
彼らは打撃によって生成されるという事実からその名前が付けられました。 XNUMX 種類の弾性 (地震) 波が弾性 (山岳) 媒質内を伝播できます。高速 - 縦波と低速 - 横波です。 前者は、波の伝搬方向に沿って発生する媒体の振動であり、媒体の横方向の振動では、波の伝搬方向に対して垂直に発生します。
縦波が最初に記録され (主緯度)、横波が 1,73 番目に記録されます (緯度二次)、したがって地震学における伝統的なマーキング - 縦波 p および横波 s。 P 波は s より約 XNUMX 倍速いです。
地震波によって提供される情報により、弾性特性に基づいて地球内部のモデルを構築することが可能になります。 に基づいて他の物理的特性を定義できます。 重力場 (密度、圧力)、観察 磁気テルリック電流 地球のマントルで生成された（電気伝導度の分布）または 地球の熱流の分解.
岩石学的組成は、高圧および高温の条件下での鉱物および岩石の特性に関する実験室での研究と比較することによって決定できます。
地球は熱を放射していますが、それがどこから来るのかはわかっていません。 最近、最もとらえどころのない素粒子に関連する新しい理論が登場しました。 地球内部から放射される熱の謎を解く重要な手がかりは、自然界から得られると考えられています。 ニュートリノ - 非常に小さな質量の粒子 - 地球の腸で発生する放射性プロセスによって放出されます。
既知の主な放射能源は、地表から 200 km までの岩石サンプルからわかるように、不安定なトリウムとカリウムです。 さらに深いところにあるものは、すでに不明です。
僕らはそのことを知っている 地球ニュートリノ ウランの崩壊中に放出されたものは、カリウムの崩壊中に放出されたものよりも多くのエネルギーを持っています. したがって、地球ニュートリノのエネルギーを測定することで、それらがどの放射性物質から来たのかを知ることができます。
残念ながら、地球ニュートリノを検出することは非常に困難です。 そのため、2003 年の最初の観測には、約 XNUMX リットルの液体で満たされた巨大な地下検出器が必要でした。 大量の液体。 これらの検出器は、液体中の原子との衝突を検出することによってニュートリノを測定します。
それ以来、地球ニュートリノは、この技術を使った 5 回の実験でしか観測されていません (XNUMX)。 両方の測定値は、 放射能による地球の熱の約半分 (20 テラワット) は、ウランとトリウムの崩壊によって説明できます。 残りの 50% のソースは... まだ不明です。.
5. 地球上の地球ニュートリノ放出強度のモデルマップ - 予測
2017 年 XNUMX 月、建物の建設が始まりました。 砂丘2024年頃完成予定。 この施設は、サウスダコタ州の旧ホームスタックの地下約 1,5 km に設置されます。
科学者たちは、DUNE を使用して、最も理解されていない基本粒子の XNUMX つであるニュートリノを注意深く研究することにより、現代物理学における最も重要な問題に答えることを計画しています。
2017 年 XNUMX 月、国際的な科学者チームが Physical Review D 誌に記事を掲載し、地球内部を研究するためのスキャナーとして DUNE をかなり革新的に使用することを提案しました。 地震波とボアホールに、惑星の内部を研究する新しい方法が追加され、おそらく、まったく新しい惑星の画像が表示されるでしょう。 ただし、これは現時点でのアイデアにすぎません。
宇宙の暗黒物質から、私たちは地球の内部にたどり着きました。 そして、これらのものが貫通できないことは当惑しますが、地球に比較的近いすべてのオブジェクト、特に地球との衝突経路にあるオブジェクトをすべて見ることができないという不安ほどではありません.
ただし、これは少し異なるトピックであり、最近 MT で詳しく説明しました。 観察方法を開発したいという私たちの願望は、あらゆる状況において完全に正当化されます。
