Oamenii de știință vorbesc despre originea Universului, natura misterioasei materie întunecată, medicina secolului XXI și existența unei particule despre care lumea nu știa până acum.
Sâmbătă, în orașul nostru s-a încheiat conferința internațională Large Hadron Collider Phisics (LHCP) 2015, dedicată lucrărilor Large Hadron Collider (LHC) și altor divizii ale laboratorului internațional de înaltă energie CERN.
În pragul descoperirii
Fizicienii vorbesc cu prudență despre principalul rezultat științific al conferinței.
„Există un model: orice calitate nouă a apărut cu o creștere a energiei. Și în 1976, când ne-am dat seama că particulele elementare nu sunt protoni, ci quarci. Și în 2012, când a fost descoperit bosonul Higgs. Acum ne-am dublat energia - poate vom descoperi ceva. S-a spus deja ceva la întâlnire, dar nu putem spune sigur fără rezultate preliminare”,
- explică Membru corespondent al Academiei Ruse de Științe, șeful Departamentului de Fizică a Energiei Înalte al Institutului de Fizică Nucleară din Sankt Petersburg, Centrul Național de Cercetare „Institutul Kurchatov” Alexei Vorobyov.
Cel mai probabil, academicianul vorbește despre descoperirea de noi particule, asemănătoare cu un foton, dar cu o masă foarte mare.
Profesorul Universității din Sankt Petersburg Alexander Andrianov spune mai multe despre ei:
„Nu sunt deloc elementare. Există o teorie techno (ca ramură a muzicii techno) care sugerează că bosonii vectoriali sunt formați din quarci techno, care ei înșiși nu interacționează cu noi.
Există astfel de particule de la 10 la minus a 24-a putere a secundelor, dar influența lor asupra fizicii moderne este enormă.
Intensificare-2015
Vorbind despre descoperirile viitoare, profesorul avertizează că creșterea puterii acceleratorului nu este singura modalitate de a obține rezultate semnificative:
„Lupta pentru energii înalte nu este întotdeauna utilă. Pentru că temperatura crește din ele, iar densitatea nucleară devine foarte mică. Uneori ai nevoie de o stare intermediară - mai mult curent și puțin mai puțină energie.
Prin urmare, fizicienii din Sankt Petersburg au dezvoltat un sistem care mărește de 10 ori intensitatea fluxului de particule.
"Ca toți inventatorii ruși - cu ajutorul unui dispozitiv simplu și a ingeniozității",
- râde Georgy Feofilov, șeful laboratorului de la Universitatea din Sankt Petersburg, șeful echipei Universității din Sankt Petersburg în colaborarea ALICE.
Fabricat in Rusia
Organizarea evenimentului la Sankt Petersburg reflectă contribuția compatrioților noștri la proiectul internațional.
„Ideile pe care oamenii de știință ruși le-au adus nu au analogi”,
- afirmă directorul general adjunct al CERN pentru știință, Sergio Bertolucci.
Profesor al Universității din Freiburg, membru al Comitetului pentru Strategia Europeană pentru Fizica Energiei Înalte, fondator și fost șef al colaborării ATLAS, Peter Jenny spune mai multe despre munca colegilor săi:
„Participarea institutelor ruse la proiect a început cu aproximativ 20 de ani în urmă, deja la acel moment fizicienii dumneavoastră înțelegeau cum să înființeze experimente la LHC. Unele dintre aceste idei au fost implementate. Ceea ce au făcut colegii noștri ruși funcționează grozav.”
Așa că ideile care au apărut la Sankt Petersburg au devenit baza creării colaborării ALICE, o divizie a CERN, care studiază pra-materia care s-a format imediat după Big Bang.
„Potențialul ingineresc și științific al orașului nostru a făcut posibilă dezvoltarea unor propuneri care au fost depuse la CERN în 1992 și care încă funcționează. Acum Universitatea din Sankt Petersburg modernizează detectoarele unității ALICE, studenții s-au alăturat procesului”, spune Grigory Feofilov.
Aproape ca fotbalul
În total, la CERN lucrează peste opt sute de fizicieni, ingineri și programatori din Rusia. Doar trei țări - Italia, Germania și Franța, precum și Statele Unite, care nu fac parte din asociație - se laudă cu o prezență mare.
Dar ținerea unei conferințe la Sankt Petersburg are un alt aspect, unul politic. El este exprimat de Vladimir Shevchenko, director adjunct al Centrului de Cercetare Fundamentală de la Centrul Național de Cercetare „Institutul Kurchatov”:
„De ce ne place să organizăm campionate de fotbal în Rusia? Pentru că organizatorii au întotdeauna câteva avantaje. În plus, organizarea unui forum atât de mare în țara noastră este o reamintire a noastră ca jucător important. O țară care are propriile ei interese”.
În fața noastră este un portal către o lume nouă
„Cei care spun că ciocnitorul este cel mai fierbinte loc din univers nu se înșală. Când nucleele se ciocnesc, accelerate aproape la viteza luminii, materia devine ceva foarte interesant de studiat, admite Grigory Feofilov. „Oferă indicii despre descoperirile din domeniul astrofizicii, influențează știința fundamentală – înțelegerea modelului standard și a abaterilor de la acesta”.
Temperatura în timpul experimentelor este măsurată în trilioane de grade, adică de sute de ori mai mare decât temperatura Soarelui.
În ceea ce privește modelul standard, bosonul Higgs descoperit la LHC în 2012, sau „Higgs”, așa cum îl numesc pe scurt oamenii de știință, rămâne un subiect constant de discuție. Această particulă elementară a confirmat consistența construcției teoretice de bază a fizicii moderne și, în același timp, a adus umanitatea dincolo de limitele modelului standard, în dimensiuni necunoscute.
„Este important să înțelegem că Higgs nu este „o altă particulă”, ci un reprezentant al unui nou tip de materie cu spin zero. Un portal către o lume nouă se deschide în fața noastră, pentru a afla ce așteaptă în spatele porților este o sarcină de mulți ani pentru întreaga comunitate științifică, -
prezice Vladimir Şevcenko.
începuturi întunecate
Există și alte previziuni.
„Cea mai impresionantă descoperire care se află în fața noastră ar trebui să fie soluția la misterul materiei întunecate. Putem obține rezultatul fie prin creșterea energiei din accelerator, fie făcând măsurători mai precise ale particulelor.”
speră Peter Yenny.
Materia întunecată rămâne cu adevărat principalul mister al epocii noastre - Universul reprezintă 96% din această substanță, dar nu o putem nici vedea și nici înregistra, ci doar să-i determinăm existența prin efectul său asupra celor 4% vizibili. Înțelegerea a ceea ce este materia întunecată este probabil să răstoarne toate ideile noastre despre realitate. Dar nici aceste descoperiri uimitoare nu epuizează posibilitățile CERN.
„Nu știu ce ne va dezvălui natura în clipa următoare”
- recunoaște sincer Sergio Bertolucci, director general adjunct al CERN pentru știință.
Doar pentru bolnavi
Există, de asemenea, rezultate mai înțelese ale acceleratorului. La CERN a luat naștere terapia cu hadron - utilizarea fasciculelor de particule încărcate pentru iradierea punctuală a tumorilor. Impactul are loc atât de local încât nu afectează țesuturile sănătoase.
„Aceasta este o fuziune între fizica energiei înalte și cea mai recentă tehnologie medicală, care oferă performanțe foarte înalte”,
– spune Grigori Feofilov.
Se plănuiește construirea a două centre private de protoni la Moscova și Sankt Petersburg. Imperfecțiunea legislației împiedică răspândirea mai mare a medicinei cu hadron în Rusia, explică Vladimir Șevcenko: un fizician nu are dreptul de a presta servicii medicale, iar un medic nu cunoaște fizica energiilor înalte.
Așteptând sfârșitul lumii
În ochii profanului, experimentele de la Large Hadron Collider sunt cel mai adesea asociate nu cu mari descoperiri, ci cu o catastrofă globală.
În urmă cu șapte ani, oamenii de știință de la CERN au fost chiar încercați să fie judecați pentru că au încercat să organizeze sfârșitul lumii.
Ideile societății sunt bine exprimate printr-o poză în care un om de știință bandajat îi spune unui jurnalist: „Cu ajutorul LHC, am aflat că Universul a apărut în urma unei explozii”. Sau un tricou cu patru mâneci cu cuvintele „Am supraviețuit lansării ciocnitorului de hadron”.
Fizicienii știu despre astfel de glume și sunt ironici ca răspuns.
„Dacă o gaură neagră este descoperită la CERN, va fi o mare descoperire științifică. Adevărat, prețul său va fi, de asemenea, mare - întreaga umanitate va dispărea ”, spune Alexei Vorobyov.
Cu toate acestea, este prea devreme pentru a dispera. Fizica învață că o mică gaură neagră ar trebui să se evapore și să nu înghită deloc universul.
Totul s-a întâmplat deja
Academicianul Academiei Ruse de Științe, directorul Institutului Comun de Cercetare Nucleară (JINR, Dubna) Viktor Matveev sfătuiește să păstrați calmul:
„Este dificil pentru o persoană care nu se ocupă de fizică să-și imagineze amploarea proceselor. Experimentele din laborator repetă doar ceea ce era în univers. Tot ce s-ar putea întâmpla s-a întâmplat deja. Dacă ar avea consecințe catastrofale, tu și cu mine nu am mai exista.”
Din faptul că existăm, rezultă concluzia: The Large Hadron Collider nu reprezintă un pericol pentru umanitate. Și această dovadă ar trebui să fie clară chiar și pentru oamenii care sunt infinit de departe de fizica energiei înalte.
Știați că cea mai masivă stea cântărește de 265 de ori mai mult decât Soarele? Citiți postarea și aflați o mulțime de lucruri interesante.
nr. 10. Nebuloasa Boomerang este cel mai rece loc din univers
Nebuloasa Boomerang este situată în constelația Centaurus, la o distanță de 5000 de ani lumină de Pământ. Temperatura nebuloasei este de -272°C, ceea ce o face cel mai rece loc cunoscut din univers.
Fluxul de gaz care vine de la steaua centrală a Nebuloasei Bumerang se mișcă cu o viteză de 164 km/s și se extinde constant. Din cauza acestei expansiuni rapide, temperatura în nebuloasă este atât de scăzută. Nebuloasa Boomerang este mai rece decât chiar și CMB de la Big Bang.
Keith Taylor și Mike Scarrot au numit obiectul Nebuloasa Boomerang în 1980, după ce l-au observat de la Telescopul Anglo-Australian la Observatorul Siding Spring. Sensibilitatea dispozitivului a făcut posibilă fixarea doar a unei ușoare asimetrii în lobii nebuloasei, ceea ce a dat naștere la presupunerea unei forme curbate, ca un bumerang.
Nebuloasa Boomerang a fost fotografiata in detaliu de Telescopul Spatial Hubble in 1998, dupa care a devenit clar ca nebuloasa are forma unui papion, dar acest nume era deja luat.
R136a1 se află la 165.000 de ani-lumină de Pământ în Nebuloasa Tarantula din Marele Nor Magellanic. Această hipergigantă albastră este cea mai masivă stea cunoscută științei. Steaua este, de asemenea, una dintre cele mai strălucitoare, emițând lumină de până la 10 milioane de ori mai mult decât Soarele.
Masa stelei este de 265 de mase solare, iar masa la formare este mai mare de 320.
R136a1 a fost descoperit de o echipă de astronomi de la Universitatea din Sheffield condusă de Paul Crowther pe 21 iunie 2010.
Întrebarea cu privire la originea unor astfel de stele supermasive este încă neclară: s-au format inițial cu o astfel de masă sau s-au format din mai multe stele mai mici.
În imagine de la stânga la dreapta: o pitică roșie, Soarele, o gigantă albastră și R136a1.
nr 8. SDSS J0100+2802 este cel mai strălucitor quasar cu cea mai veche gaură neagră
SDSS J0100+2802 este un quasar situat la 12,8 miliarde de ani lumină de Soare. Se remarcă prin faptul că gaura neagră care o alimentează are o masă de 12 miliarde de mase solare, care este de 3000 de ori mai mare decât gaura neagră din centrul galaxiei noastre.
Luminozitatea quasarului SDSS J0100 + 2802 o depășește pe cea solară de 42 de trilioane de ori. Iar gaura neagră este cea mai veche cunoscută. Obiectul s-a format la 900 de milioane de ani după presupusul Big Bang.
Quasar SDSS J0100+2802 a fost descoperit de astronomii din provincia chineză Yunnan folosind telescopul Lijiang de 2,4 m pe 29 decembrie 2013.
nr. 7. WASP-33 b (HD 15082 b) este cea mai fierbinte planetă
Planeta WASP-33 b este o exoplanetă în jurul stelei albe din secvența principală HD 15082 din constelația Andromeda. Puțin mai mare decât Jupiter în diametru. În 2011, temperatura planetei a fost măsurată cu o precizie extremă - aproximativ 3200 ° C, ceea ce o face cea mai fierbinte exoplanetă cunoscută.
nr 6. Nebuloasa Orion este cea mai strălucitoare nebuloasă
Nebuloasa Orion (cunoscută și sub numele de Messier 42, M 42 sau NGC 1976) este cea mai strălucitoare nebuloasă difuză. Este clar vizibil pe cerul nopții cu ochiul liber și poate fi văzut aproape oriunde pe Pământ. Nebuloasa Orion se află la aproximativ 1344 de ani lumină de Pământ și are 33 de ani lumină.
Philippe Delorme a descoperit această planetă singuratică folosind telescopul puternic al ESO. Principala caracteristică a planetei este că este singură în spațiu. Suntem mai obișnuiți cu faptul că planetele se învârt în jurul stelei. Dar CFBDSIR2149 nu este o astfel de planetă. Este singură, iar steaua cea mai apropiată de ea este prea departe pentru a avea un efect gravitațional asupra planetei.
Planete singuratice similare au mai fost găsite de oamenii de știință, dar distanța mare a împiedicat studiul lor. Studiul unei planete singuratice va permite „a afla mai multe despre modul în care planetele pot fi ejectate din sistemele planetare”.
nr. 4. Cruitney - un asteroid cu o orbită identică cu Pământul
Cruitney este un asteroid apropiat de Pământ care se mișcă în rezonanță orbitală cu Pământul 1:1, în timp ce traversează orbitele a trei planete simultan: Venus, Pământ și Marte. Este numit și un cvasatelit al Pământului.
Cruitney a fost descoperit pe 10 octombrie 1986 de astronomul amator britanic Duncan Waldron folosind telescopul Schmidt. Prima desemnare provizorie a lui Cruitney a fost 1986 TO. Orbita asteroidului a fost calculată în 1997.
Datorită rezonanței orbitale cu Pământul, asteroidul zboară prin orbita sa aproape un an Pământesc (364 de zile), adică în orice moment, Pământul și Cruitney sunt la aceeași distanță unul de celălalt ca acum un an.
Pericolul unei coliziuni a acestui asteroid cu Pământul nu există, cel puțin pentru următoarele câteva milioane de ani.
Numarul 3. Gliese 436 b - planetă de gheață fierbinte
Gliese 436 b a fost descoperit de astronomii americani în 2004. Planeta este comparabilă ca mărime cu dimensiunea lui Neptun, masa lui Gliese 436 b este egală cu 22 de mase Pământului.
În mai 2007, oamenii de știință belgieni conduși de Mikael Zhillon de la Universitatea din Liege au descoperit că planeta este formată în principal din apă. Apa se află în stare solidă de gheață sub presiune mare și la o temperatură de aproximativ 300 de grade Celsius, ceea ce duce la efectul de „gheață fierbinte”. Gravitația creează o presiune uriașă asupra apei, ale cărei molecule se transformă în gheață. Și chiar și în ciuda temperaturii ultra-înalte, apa nu se poate evapora de la suprafață. Prin urmare, Gliese 436 b este o planetă foarte unică.
nr 2. El Gordo este cea mai mare structură spațială din universul timpuriu
Un cluster de galaxii este o suprastructură complexă formată din mai multe galaxii. Clusterul ACT-CL J0102-4915, numit neoficial El Gordo, a fost descoperit în 2011 și se crede că este cea mai mare structură cosmică din universul timpuriu. Conform ultimelor calcule ale oamenilor de știință, acest sistem este de 3 cvadrilioane de ori mai masiv decât Soarele. Clusterul El Gordo este situat la 7 miliarde de ani lumină de Pământ.
El Gordo este rezultatul fuziunii a două clustere care se ciocnesc cu viteze de câteva milioane de kilometri pe oră, potrivit unui nou studiu.
Numarul 1. 55 Cancer E - planetă de diamant
Planeta 55 Cancer e a fost descoperită în 2004 în sistemul planetar al stelei asemănătoare soarelui 55 Cancer A. Masa planetei este de aproape 9 ori mai mare decât cea a Pământului.
Temperatura pe partea îndreptată spre steaua mamă este de +2400°C și este un ocean gigant de lavă, pe partea umbră temperatura este de +1100°C.
Potrivit unor noi cercetări, 55 Cancer e conține o proporție mare de carbon în compoziția sa. Se crede că o treime din masa planetei este formată din straturi groase de diamant. În același timp, aproape că nu există apă în compoziția planetei. Planeta este situată la 40 de ani lumină de Pământ.
P.S.
Masa Pământului este de 5,97×10 până la a 24-a putere kg
Planetele gigantice ale sistemului solar:
Jupiter - de 318 ori masa Pământului
Saturn - de 95 de ori masa Pământului
Uranus - de 14 ori masa Pământului
Neptun - de 17 ori masa Pământului
Rezumatul episoadelor anterioare:
Oamenii de știință din Rusia au găsit un obiect uimitor în vastitatea Universului - un quasar, care a primit indicele 3C 273. Acest obiect este interesant deoarece are o temperatură atât de ridicată încât nu poate fi descris de teoriile fizice existente.
Quazarii, ca și găurile negre, sunt obiecte puțin studiate în spațiu, care prezintă un mare interes pentru astronomi. Oamenii de știință au găsit un nou quasar în constelația Fecioarei. După un studiu atent, s-a dovedit că 3C 273 are o temperatură colosală care variază de la 10 la 40 de trilioane de grade Celsius! Au existat oameni de știință, pentru că o astfel de limită de temperatură depășește sfera cunoștințelor noastre fizice.
Anterior, oamenii de știință credeau că nucleele quasarelor nu depășeau o temperatură de 500 de miliarde de grade, dar 3C 273 „a spart” toate calculele științifice și a introdus lumea academică într-o stupoare. „Acest lucru nu este deloc de acord cu calculele noastre, nu am găsit încă un răspuns normal de ce acest obiect. Cel mai probabil, suntem în pragul unei noi ere de explorare a Universului”, a spus cercetătorul rus N. Kardashev.
Quasarurile sunt uimitoare deoarece emit o cantitate imensă de lumină. Unele dintre aceste obiecte pot crea radiații mai mari decât toate stelele din galaxia noastră! Există o teorie care spune că quasarii reprezintă o „etapă” timpurie a noilor galaxii, care crește datorită absorbției materiei de către o gaură neagră.
Cel mai fierbinte obiect din Univers este situat la unul foarte îndepărtat, la viteza luminii poate fi atins abia după 2,44 miliarde de ani.
Unii cosmologi susțin că relicva „punctul rece” este amprenta unui univers paralel care este împletit cu al nostru.
Eridani Super Void, sau „punctul rece”, este o regiune unică în constelația Eridanus, care are un CMB incredibil de scăzut, care este cu 70 µK mai rece decât temperatura medie a CMB în întregul univers, care este produsă de fotonii CMB. O abatere de temperatură de 0,00015 grade Celsius ar putea însemna că „punctul rece” este un supravid – spațiul gol dintre filamentele galactice. În regiunea Eridanus Supervoid, practic nu există surse radio care ar putea crea radiații. Aceasta înseamnă că nu există galaxii sau grupuri de galaxii în această regiune a spațiului.
Dimensiunea acestei „găuri” spațiale în diametru este de aproximativ un miliard de ani lumină. Mai mult de 10.000 de galaxii diferite ar încăpea cu ușurință în ea. Probabil că nu doar materia obișnuită lipsește aici, ci și materia întunecată ipotetică. Pe baza acestei presupuneri, Eridani Supervoid ar putea conține energie întunecată sau vidul spațiului.
Conform celor mai recente date obținute de oamenii de știință, materia obișnuită, din care sunt compuse toate particulele elementare cunoscute, creează 5% din energia totală a Universului. Materia întunecată și obișnuită reprezintă doar 1/3 din energia totală a Universului. Pe baza teoriei conform căreia Universul este în continuă expansiune, cosmologii au decis că, pe lângă atracția gravitațională în natură, există și repulsia gravitațională - antigravitația.
Astronomii au recunoscut energia întunecată drept principalul „motor” al expansiunii Universului. În consecință, restul de 2/3 din energia totală a Universului cade probabil pe această substanță. Teoretic, purtătorul de energie întunecată în Univers este mediul fizic universal. Poate că este conținut exact în „găuri” precum Eridani Super Void?
Trebuie remarcat faptul că există destul de multe astfel de goluri în Univers, similare cu zona din constelația Eridanus. Știința modernă cunoaște câteva zeci de supraviduri, unde densitatea materiei cosmice este mai mică decât media din Univers. Super-vidul lui Eridani ar putea pretinde că este cel mai mare vid dintre toate, conținând cu 20% mai puțină materie decât restul universului. Ce poate fi în interiorul acestei „găuri”?
Unii cosmologi susțin că relicva „punctul rece” este amprenta unui univers paralel care este împletit cu al nostru. Alții cred că imaginea reală arată diferit. Supervidul Eridani poate fi un grup de goluri mult mai mici, fiecare înconjurat de galaxii. Această presupunere este în concordanță cu teoria Multiversului, care spune că Universul nostru există într-o ipotetică „bule de săpun”, în timp ce lumi paralele se dezvoltă în interiorul propriilor „bule”. Dacă analiza radiației de fond dovedește validitatea acestei teorii, atunci Supervoid-ul Eridanus poate deveni o dovadă a veridicității sale.
Este puțin probabil ca acest record de temperatură să fie bătut; în momentul nașterii, Universul nostru avea o temperatură de aproximativ 10 32 K, iar prin cuvântul „moment” ne referim aici nu la o secundă, ci la unitatea de timp Planck, egală cu 5 10 -44 secunde. În acest timp literalmente nemăsurat de scurt, universul a fost atât de fierbinte încât nu avem idee după ce legi a existat; nici măcar particulele fundamentale nu există la astfel de energii.
2. REZERVOR
Al doilea loc în lista celor mai fierbinți locuri (sau momente în timp, în acest caz nu există nicio diferență) după Big Bang este planeta noastră albastră. În 2012, la Large Hadron Collider, fizicienii s-au ciocnit cu ioni grei accelerați la 99% din viteza luminii și pentru o scurtă clipă au obținut o temperatură de 5,5 trilioane Kelvin (5 * 10 12) (sau grade Celsius - la astfel de scări, aceasta este același lucru).
3. Stele neutronice
10 11 K - aceasta este temperatura din interiorul stelei neutronice nou-născute. Substanța la această temperatură nu seamănă deloc cu formele cu care suntem obișnuiți. Interioarele stelelor neutronice sunt formate dintr-o „supă” clocotită de electroni, neutroni și alte elemente. În doar câteva minute, steaua se răcește la 10 9 K, iar în prima sută de ani de existență, cu un alt ordin de mărime.
4. Explozie nucleară
Temperatura din interiorul globului de foc al unei explozii nucleare este de aproximativ 20.000 K. Aceasta este mai mult decât temperatura de suprafață a majorității stelelor din secvența principală.
5. Cele mai fierbinți stele (cu excepția neutronilor)
Temperatura de suprafață a Soarelui este de aproximativ șase mii de grade, dar aceasta nu este limita pentru stele; Cea mai fierbinte stea cunoscută astăzi, WR 102 din constelația Săgetător, este încălzită la 210.000 K, de zece ori mai fierbinte decât o explozie atomică. Există relativ puține astfel de stele fierbinți (aproximativ o sută dintre ele au fost găsite în Calea Lactee și același număr în alte galaxii), sunt de 10-15 ori mai masive decât Soarele și mult mai strălucitoare decât acesta.
