Os cientistas falam sobre a origem do Universo, a natureza da misteriosa matéria escura, a medicina do século 21 e a existência de uma partícula que o mundo não conhecia até agora.

No sábado, terminou em nossa cidade a conferência internacional Large Hadron Collider Phisics (LHCP) 2015, dedicada ao trabalho do Large Hadron Collider (LHC) e outras divisões do laboratório internacional de alta energia CERN.

No limiar da descoberta

Os físicos falam com cautela sobre o principal resultado científico da conferência.

“Existe um padrão: qualquer nova qualidade apareceu com um aumento de energia. E em 1976, quando percebemos que as partículas elementares não são prótons, mas quarks. E em 2012, quando o bóson de Higgs foi descoberto. Agora dobramos a energia - talvez descubramos algo. Algo já foi dito na reunião, mas não podemos dizer com certeza sem resultados preliminares”, disse.

- explica Membro Correspondente da Academia Russa de Ciências, Chefe do Departamento de Física de Alta Energia do Instituto de Física Nuclear de São Petersburgo, Centro Nacional de Pesquisa "Instituto Kurchatov" Alexei Vorobyov.

Muito provavelmente, o acadêmico está falando sobre a descoberta de novas partículas, semelhantes a um fóton, mas com uma massa muito grande.

O professor da Universidade de São Petersburgo, Alexander Andrianov, conta mais sobre eles:

“Eles dificilmente são elementares. Existe uma teoria techno (como um ramo da música techno) que sugere que os bósons vetoriais são compostos de quarks techno, que por si mesmos não interagem conosco.

Existem tais partículas 10 elevado a menos 24 segundos, mas sua influência na física moderna é enorme.

Intensificação-2015

Falando sobre as próximas descobertas, o professor alerta que aumentar a potência do acelerador não é a única forma de obter resultados significativos:

“Esforçar-se por altas energias nem sempre é útil. Porque a temperatura aumenta a partir deles, e a densidade nuclear se torna muito pequena. Às vezes você precisa de um estado intermediário - mais corrente e um pouco menos de energia.

Portanto, físicos de São Petersburgo desenvolveram um sistema que aumenta a intensidade do fluxo de partículas em 10 vezes.

"Como todos os inventores russos - com a ajuda de um dispositivo simples e engenhosidade",

- ri Georgy Feofilov, chefe do laboratório da Universidade de São Petersburgo, chefe da equipe da Universidade de São Petersburgo na colaboração ALICE.

Fabricado na Rússia

A realização do evento em São Petersburgo reflete a contribuição de nossos compatriotas para o projeto internacional.

"As ideias que os cientistas russos trouxeram não têm análogos",

- afirma o vice-diretor geral de ciência do CERN, Sergio Bertolucci.

Professor da Universidade de Freiburg, membro do Comitê para a Estratégia Europeia para Física de Altas Energias, fundador e ex-chefe da colaboração ATLAS, Peter Jenny conta mais sobre o trabalho de seus colegas:

“A participação de institutos russos no projeto começou há cerca de 20 anos, já naquela época seus físicos tinham um entendimento de como montar experimentos no LHC. Algumas dessas ideias foram implementadas. O que nossos colegas russos fizeram funciona muito bem.”

Assim, as ideias que surgiram em São Petersburgo tornaram-se a base para a criação da colaboração ALICE, uma divisão do CERN, que estuda a pra-matéria que se formou imediatamente após o Big Bang.

“O potencial de engenharia e científico de nossa cidade permitiu desenvolver propostas que foram submetidas ao CERN em 1992 e ainda estão em andamento. Agora a Universidade de São Petersburgo está atualizando os detectores da instalação ALICE, estudantes universitários aderiram ao processo”, diz Grigory Feofilov.

Quase como futebol

No total, mais de oitocentos físicos, engenheiros e programadores da Rússia trabalham no CERN. Apenas três países - Itália, Alemanha e França, além dos Estados Unidos, que não fazem parte da associação - possuem grande presença.

Mas realizar uma conferência em São Petersburgo tem outro aspecto, político. Ele é dublado por Vladimir Shevchenko, vice-diretor do Centro de Pesquisa Fundamental do Centro Nacional de Pesquisa "Instituto Kurchatov":

“Por que gostamos de realizar campeonatos de futebol na Rússia? Porque os organizadores sempre têm algumas vantagens. Além disso, a realização de um fórum tão grande em nosso país é um lembrete de que somos um ator importante. Um país que tem seus próprios interesses."

Diante de nós é um portal para um novo mundo

“Aqueles que dizem que o colisor é o lugar mais quente do universo não estão enganados. Quando os núcleos colidem, acelerados quase à velocidade da luz, a matéria torna-se algo muito interessante para estudar, admite Grigory Feofilov. "Dá pistas para descobertas no campo da astrofísica, influencia a ciência fundamental - a compreensão do modelo padrão e seus desvios."

A temperatura durante os experimentos é medida em trilhões de graus, ou seja, centenas de vezes maior que a temperatura do Sol.

Quanto ao Modelo Padrão, o bóson de Higgs descoberto no LHC em 2012, ou “Higgs”, como os cientistas o chamam brevemente, continua sendo um assunto constante de discussão. Essa partícula elementar confirmou a consistência da construção teórica básica da física moderna e, ao mesmo tempo, trouxe a humanidade para além dos limites do modelo padrão, para dimensões desconhecidas.

“É importante entender que o Higgs não é “outra partícula”, mas sim um representante de um novo tipo de matéria com spin zero. Um portal para um novo mundo está se abrindo diante de nós, descobrir o que nos espera atrás dos portões é uma tarefa de muitos anos para toda a comunidade científica, -

prevê Vladimir Shevchenko.

começos sombrios

Há outras previsões também.

“A descoberta mais impressionante que temos pela frente deve ser a solução para o mistério da matéria escura. Podemos obter o resultado aumentando a energia no acelerador ou fazendo medições mais precisas das partículas.”

espera Peter Yenny.

A matéria escura realmente continua sendo o principal mistério de nossa era - o Universo é 96% dessa substância, mas não podemos vê-la nem registrá-la, apenas determinar sua existência por seu efeito nos 4% visíveis. Compreender o que é a matéria escura provavelmente derrubará todas as nossas ideias sobre a realidade. Mas mesmo essas descobertas surpreendentes não esgotam as possibilidades do CERN.

"Não sei o que a natureza nos revelará no próximo momento"

- Sergio Bertolucci, Vice-Diretor Geral de Ciência do CERN, honestamente admite.

Só para os doentes

Há também resultados mais compreensíveis do acelerador. Foi no CERN que surgiu a terapia hádron - o uso de feixes de partículas carregadas para irradiação pontual de tumores. O impacto ocorre tão localmente que não afeta tecidos saudáveis.

"Esta é uma fusão de física de alta energia e a mais recente tecnologia médica, que oferece um desempenho muito alto",

- diz Grigory Feofilov.

Está planejado construir dois centros privados de prótons em Moscou e São Petersburgo. A imperfeição da legislação dificulta a maior disseminação da medicina hadrônica na Rússia, explica Vladimir Shevchenko: um físico não tem o direito de prestar serviços médicos e um médico não conhece física de altas energias.

Esperando o fim do mundo

Aos olhos do leigo, os experimentos no Grande Colisor de Hádrons são mais frequentemente associados não a grandes descobertas, mas a uma catástrofe global.

Sete anos atrás, cientistas do CERN foram julgados por tentarem organizar o fim do mundo.

As ideias da sociedade estão bem expressas na imagem em que o cientista enfaixado conta ao jornalista: "Com a ajuda do LHC, soubemos que o Universo surgiu como resultado de uma explosão". Ou uma camiseta de quatro mangas com as palavras "Eu sobrevivi ao lançamento do colisor de hádrons".

Os físicos conhecem essas piadas e respondem com ironia.

“Se um buraco negro for descoberto no CERN, será uma grande descoberta científica. É verdade que seu preço também será alto - toda a humanidade desaparecerá ”, diz Alexei Vorobyov.

No entanto, é muito cedo para se desesperar. A física ensina que um pequeno buraco negro deve evaporar e não engolir o universo.

Tudo já aconteceu

Acadêmico da Academia Russa de Ciências, Diretor do Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear (JINR, Dubna), Viktor Matveev aconselha manter a calma:

“É difícil para uma pessoa que não lida com física imaginar a escala dos processos. Experimentos em laboratório apenas repetem o que havia no universo. Tudo o que poderia acontecer já aconteceu. Se tivesse consequências catastróficas, você e eu não existiríamos mais.”

Do fato de existirmos, segue a conclusão: O Grande Colisor de Hádrons não representa um perigo para a humanidade. E esta prova deve ser clara mesmo para pessoas que estão infinitamente longe da física de altas energias.

Você sabia que a estrela mais massiva pesa 265 vezes mais que o Sol? Leia o post e aprenda muitas coisas interessantes.

Nº 10. A Nebulosa do Bumerangue é o lugar mais frio do universo

A Nebulosa do Bumerangue está localizada na constelação de Centaurus a uma distância de 5.000 anos-luz da Terra. A temperatura da nebulosa é -272°C, tornando-a o lugar mais frio conhecido no universo.

O fluxo de gás proveniente da estrela central da Nebulosa do Bumerangue está se movendo a uma velocidade de 164 km/s e está em constante expansão. Por causa dessa rápida expansão, a temperatura na nebulosa é muito baixa. A Nebulosa do Boomerang é mais fria do que a CMB do Big Bang.

Keith Taylor e Mike Scarrot nomearam o objeto Nebulosa do Boomerang em 1980 depois de observá-lo do Telescópio Anglo-Australiano no Observatório Siding Spring. A sensibilidade do dispositivo permitiu corrigir apenas uma leve assimetria nos lóbulos da nebulosa, o que deu origem à assunção de uma forma curva, como um bumerangue.

A Nebulosa Boomerang foi fotografada em detalhes pelo Telescópio Espacial Hubble em 1998, após o que ficou claro que a nebulosa tem a forma de uma gravata borboleta, mas esse nome já foi adotado.

R136a1 fica a 165.000 anos-luz da Terra na Nebulosa da Tarântula na Grande Nuvem de Magalhães. Esta hipergigante azul é a estrela mais massiva conhecida pela ciência. A estrela também é uma das mais brilhantes, emitindo luz até 10 milhões de vezes mais que o Sol.

A massa da estrela é de 265 massas solares e a massa na formação é superior a 320.
R136a1 foi descoberto por uma equipe de astrônomos da Universidade de Sheffield liderada por Paul Crowther em 21 de junho de 2010.

A questão da origem de tais estrelas supermassivas ainda não está clara: elas se formaram com tal massa inicialmente ou se formaram a partir de várias estrelas menores.
Na imagem da esquerda para a direita: uma anã vermelha, o Sol, uma gigante azul e R136a1.

Nº 8. SDSS J0100+2802 é o quasar mais brilhante com o buraco negro mais antigo

SDSS J0100+2802 é um quasar localizado a 12,8 bilhões de anos-luz do Sol. É notável o fato de que o buraco negro que o alimenta tem uma massa de 12 bilhões de massas solares, que é 3.000 vezes maior que o buraco negro no centro de nossa galáxia.

A luminosidade do quasar SDSS J0100 + 2802 excede a solar em 42 trilhões de vezes. E o Buraco Negro é o mais antigo conhecido. O objeto se formou 900 milhões de anos após o suposto Big Bang.

O Quasar SDSS J0100+2802 foi descoberto por astrônomos da província chinesa de Yunnan usando o Telescópio Lijiang de 2,4 m em 29 de dezembro de 2013.

Nº 7. WASP-33 b (HD 15082 b) é o planeta mais quente

O planeta WASP-33 b é um exoplaneta em torno da estrela branca da sequência principal HD 15082 na constelação de Andrômeda. Ligeiramente maior que Júpiter em diâmetro. Em 2011, a temperatura do planeta foi medida com extrema precisão - cerca de 3200 ° C, o que o torna o exoplaneta mais quente conhecido.

Número 6. A Nebulosa de Órion é a nebulosa mais brilhante

A Nebulosa de Órion (também conhecida como Messier 42, M 42 ou NGC 1976) é a nebulosa difusa mais brilhante. É claramente visível no céu noturno a olho nu e pode ser visto em quase qualquer lugar da Terra. A Nebulosa de Órion está a cerca de 1344 anos-luz da Terra e tem 33 anos-luz de diâmetro.

Philippe Delorme descobriu este planeta solitário usando o poderoso telescópio do ESO. A principal característica do planeta é que ele está sozinho no espaço. Estamos mais acostumados ao fato de que os planetas giram em torno da estrela. Mas CFBDSIR2149 não é um planeta assim. Ela está sozinha, e a estrela mais próxima dela está muito longe para ter um efeito gravitacional no planeta.

Planetas solitários semelhantes foram encontrados por cientistas antes, mas a grande distância impediu seu estudo. O estudo de um planeta solitário permitirá “aprender mais sobre como os planetas podem ser ejetados de sistemas planetários”.

Nº 4. Cruitney - um asteróide com uma órbita idêntica à da Terra

Cruitney é um asteróide próximo da Terra movendo-se em ressonância orbital com a Terra 1:1, enquanto cruza as órbitas de três planetas ao mesmo tempo: Vênus, Terra e Marte. Também é chamado de quase-satélite da Terra.

Cruitney foi descoberto em 10 de outubro de 1986 pelo astrônomo amador britânico Duncan Waldron usando o telescópio Schmidt. A primeira designação provisória de Cruitney foi 1986 TO. A órbita do asteróide foi calculada em 1997.

Devido à ressonância orbital com a Terra, o asteroide voa em sua órbita por quase um ano terrestre (364 dias), ou seja, a qualquer momento, a Terra e Cruitney estão à mesma distância um do outro de um ano atrás.
O perigo de uma colisão deste asteróide com a Terra não existe, pelo menos nos próximos milhões de anos.

N ° 3. Gliese 436 b - planeta de gelo quente

Gliese 436 b foi descoberto por astrônomos americanos em 2004. O planeta é comparável em tamanho ao tamanho de Netuno, a massa de Gliese 436 b é igual a 22 massas terrestres.

Em maio de 2007, cientistas belgas liderados por Mikael Zhillon, da Universidade de Liege, descobriram que o planeta consiste principalmente de água. A água está em estado sólido de gelo sob alta pressão e a uma temperatura de cerca de 300 graus Celsius, o que leva ao efeito de "gelo quente". A gravidade cria uma enorme pressão sobre a água, cujas moléculas se transformam em gelo. E mesmo apesar da temperatura ultra-alta, a água não consegue evaporar da superfície. Portanto, Gliese 436 b é um planeta muito único.

Nº 2. El Gordo é a maior estrutura espacial do universo primitivo

Um aglomerado de galáxias é uma superestrutura complexa composta por várias galáxias. O aglomerado ACT-CL J0102-4915, não oficialmente chamado de El Gordo, foi descoberto em 2011 e acredita-se que seja a maior estrutura cósmica no início do universo. De acordo com os cálculos mais recentes dos cientistas, este sistema é 3 quatrilhões de vezes mais massivo que o Sol. O aglomerado El Gordo está localizado a 7 bilhões de anos-luz da Terra.

El Gordo é o resultado da fusão de dois aglomerados que colidem a velocidades de vários milhões de quilômetros por hora, segundo um novo estudo.

Nº 1. 55 Câncer E - planeta diamante

O planeta 55 Cancer e foi descoberto em 2004 no sistema planetário da estrela semelhante ao Sol 55 Cancer A. A massa do planeta é quase 9 vezes a da Terra.
A temperatura do lado voltado para a estrela mãe é de +2400°C, e é um oceano gigante de lava, do lado da sombra a temperatura é de +1100°C.
De acordo com uma nova pesquisa, o 55 Cancer e contém uma grande proporção de carbono em sua composição. Acredita-se que um terço da massa do planeta seja composta por grossas camadas de diamante. Ao mesmo tempo, quase não há água na composição do planeta. O planeta está localizado a 40 anos-luz da Terra.

P.S.
A massa da Terra é 5,97 × 10 elevado à 24ª potência kg
Os planetas gigantes do sistema solar:
Júpiter - 318 vezes a massa da Terra
Saturno - 95 vezes a massa da Terra
Urano - 14 vezes a massa da Terra
Netuno - 17 vezes a massa da Terra

Resumo dos episódios anteriores:

Cientistas da Rússia encontraram um objeto incrível na vastidão do Universo - um quasar, que recebeu o índice 3C 273. Este objeto é interessante porque tem uma temperatura tão alta que não pode ser descrito pelas teorias físicas existentes.

Quasares, como buracos negros, são objetos pouco estudados no espaço que são de grande interesse para os astrônomos. Os cientistas encontraram um novo quasar na constelação de Virgem. Após um estudo cuidadoso, descobriu-se que 3C 273 tem uma temperatura colossal que varia de 10 a 40 trilhões de graus Celsius! Havia cientistas, porque tal limite de temperatura está além do escopo de nosso conhecimento físico.

Anteriormente, os cientistas acreditavam que os núcleos dos quasares não excediam uma temperatura de 500 bilhões de graus, mas 3C 273 "quebrou" todos os cálculos científicos e introduziu o mundo acadêmico em estupor. “Isso não está de acordo com nossos cálculos, ainda não encontramos uma resposta normal por que esse objeto . Muito provavelmente, estamos à beira de uma nova era de exploração do Universo”, disse o pesquisador russo N. Kardashev.

Os quasares são incríveis porque emitem uma enorme quantidade de luz. Alguns desses objetos podem criar radiação maior do que todas as estrelas da nossa galáxia! Existe uma teoria que diz que os quasares são um "estágio" inicial de novas galáxias, que crescem devido à absorção de matéria por um buraco negro.

O objeto mais quente do Universo está localizado muito distante, na velocidade da luz só pode ser alcançado após 2,44 bilhões de anos.

Alguns cosmólogos argumentam que a relíquia "ponto frio" é a marca de um universo paralelo que está entrelaçado com o nosso.

O Eridani Super Void, ou “ponto frio”, é uma região única na constelação de Eridanus que tem um CMB incrivelmente baixo que é 70 µK mais frio que a temperatura média do CMB em todo o universo, que é produzido por fótons CMB. Um desvio de temperatura de 0,00015 graus Celsius pode significar que o "ponto frio" é um supervazio - o espaço vazio entre os filamentos galácticos. Na região do Supervoid Eridanus, praticamente não há fontes de rádio que possam criar radiação. Isso significa que não há galáxias ou aglomerados de galáxias nesta região do espaço.

O tamanho desse "buraco" espacial em diâmetro é de cerca de um bilhão de anos-luz. Mais de 10.000 galáxias diferentes caberiam facilmente nele. Presumivelmente, não apenas a matéria comum está faltando aqui, mas também a matéria escura hipotética. Com base nessa suposição, o Supervoid Eridani poderia conter energia escura ou o vácuo do espaço.

De acordo com os últimos dados obtidos pelos cientistas, a matéria comum, da qual são compostas todas as partículas elementares conhecidas, cria 5% da energia total do Universo. A matéria escura e comum compõem apenas 1/3 da energia total do Universo. Com base na teoria de que o Universo está em constante expansão, os cosmólogos decidiram que, além da atração gravitacional na natureza, também há repulsão gravitacional - antigravidade.

Os astrônomos reconheceram a energia escura como o principal "motor" da expansão do Universo. Assim, os 2/3 restantes da energia total do Universo, presumivelmente, recai sobre essa substância. Teoricamente, o portador da energia escura no Universo é o meio físico universal. Talvez esteja contido precisamente dentro de tais “buracos” como o Eridani Super Void?

Deve-se notar que existem alguns desses vazios no Universo, semelhantes à zona da constelação de Eridanus. A ciência moderna conhece algumas dezenas de supervazios, onde a densidade da matéria cósmica é menor que a média do Universo. O supervazio de Eridani poderia reivindicar ser o maior vazio de todos, contendo 20% menos matéria do que o resto do universo. O que pode estar dentro desse "buraco"?

Alguns cosmólogos argumentam que a relíquia "ponto frio" é a marca de um universo paralelo que está entrelaçado com o nosso. Outros acreditam que a imagem real parece diferente. O supervazio Eridani pode ser um aglomerado de vazios muito menores, cada um cercado por galáxias. Essa suposição é consistente com a teoria do Multiverso, que diz que nosso Universo existe em uma hipotética "bolha de sabão", enquanto mundos paralelos se desenvolvem dentro de suas próprias "bolhas". Se a análise da radiação de fundo provar a validade dessa teoria, o Supervazio de Eridanus pode se tornar uma evidência de sua veracidade.

É improvável que este recorde de temperatura seja batido; no momento do nascimento, nosso Universo tinha uma temperatura de cerca de 10 32 K, e pela palavra "momento" queremos dizer aqui não um segundo, mas a unidade de tempo de Planck, igual a 5 10 -44 segundos. Nesse tempo literalmente imensuravelmente curto, o universo era tão quente que não temos ideia de quais leis ele existia; mesmo partículas fundamentais não existem em tais energias.

2. TANQUE

O segundo lugar na lista dos lugares mais quentes (ou pontos no tempo, neste caso não há diferença) depois do Big Bang é o nosso planeta azul. Em 2012, no Grande Colisor de Hádrons, os físicos colidiram íons pesados ​​acelerados a 99% da velocidade da luz e por um breve momento chegaram a uma temperatura de 5,5 trilhões de Kelvin (5 * 10 12) (ou graus Celsius - em tais escalas, isso É a mesma coisa).

3. Estrelas de nêutrons

10 11 K - esta é a temperatura dentro da estrela de nêutrons recém-nascida. A substância a esta temperatura não é nada parecida com as formas a que estamos acostumados. O interior das estrelas de nêutrons é feito de uma "sopa" fervente de elétrons, nêutrons e outros elementos. Em apenas alguns minutos, a estrela esfria para 10 9 K e, nos primeiros cem anos de sua existência, em outra ordem de magnitude.

4. Explosão nuclear

A temperatura dentro da bola de fogo de uma explosão nuclear é de cerca de 20.000 K. Isso é mais do que a temperatura da superfície da maioria das estrelas da sequência principal.

5. As estrelas mais quentes (exceto nêutrons)

A temperatura da superfície do Sol é de cerca de seis mil graus, mas esse não é o limite para as estrelas; A estrela mais quente conhecida hoje, WR 102 na constelação de Sagitário, é aquecida a 210.000 K, dez vezes mais quente que uma explosão atômica. Existem relativamente poucas estrelas quentes (cerca de uma centena delas foram encontradas na Via Láctea e o mesmo número em outras galáxias), elas são 10 a 15 vezes mais massivas que o Sol e muito mais brilhantes que ele.