Coisas que são atualmente invisíveis

As coisas que a ciência conhece e vê são apenas uma pequena parte do que provavelmente existe. É claro que a ciência e a tecnologia não devem tomar "visão" literalmente. Embora nossos olhos não possam vê-los, a ciência tem sido capaz de "ver" coisas como o ar e o oxigênio que ele contém, ondas de rádio, luz ultravioleta, radiação infravermelha e átomos.

Também vemos em certo sentido antimatériaquando interage violentamente com a matéria comum, e isso em geral é um problema mais difícil, porque embora tenhamos visto isso nos efeitos da interação, em um sentido mais holístico, como vibrações, era ilusório para nós até 2015.

No entanto, ainda, em certo sentido, não "vemos" a gravidade, porque ainda não descobrimos um único portador dessa interação (ou seja, por exemplo, uma partícula hipotética chamada gráviton). Vale a pena mencionar aqui que há alguma analogia entre a história da gravidade e .

Vemos a ação desta última, mas não a observamos diretamente, não sabemos em que consiste. No entanto, há uma diferença fundamental entre esses fenômenos "invisíveis". Ninguém jamais questionou a gravidade. Mas com a matéria escura (1) é diferente.

Como g energia escuraque se diz conter ainda mais do que matéria escura. Sua existência foi inferida como uma hipótese baseada no comportamento do universo como um todo. "Ver" provavelmente será ainda mais difícil do que a matéria escura, mesmo porque nossa experiência comum nos ensina que a energia, por sua própria natureza, continua sendo algo menos acessível aos sentidos (e instrumentos de observação) do que a matéria.

De acordo com suposições modernas, ambos os escuros devem representar 96% de seu conteúdo.

Então, de fato, até o próprio universo é praticamente invisível para nós, sem falar que quando se trata de seus limites, só conhecemos aqueles que são determinados pela observação humana, e não aqueles que seriam seus verdadeiros extremos - se é que existem de forma alguma.

Algo está nos puxando junto com toda a galáxia

A invisibilidade de algumas coisas no espaço pode ser angustiante, como o fato de 100 galáxias vizinhas estarem constantemente se movendo em direção a um ponto misterioso do universo conhecido como Grande atrator. Esta região está a cerca de 220 milhões de anos-luz de distância e os cientistas chamam isso de anomalia gravitacional. Acredita-se que o Grande Atrator tem uma massa de quatrilhões de sóis.

Vamos começar com o fato de que ele está se expandindo. Isso vem acontecendo desde o Big Bang, e a velocidade atual desse processo é estimada em 2,2 milhões de quilômetros por hora. Isso significa que nossa galáxia e sua vizinha galáxia de Andrômeda também devem estar se movendo nessa velocidade, certo? Na verdade, não.

Nos anos 70, criamos mapas detalhados do espaço sideral. Fundo de microondas (CMB) Universo e notamos que um lado da Via Láctea é mais quente que o outro. A diferença era de menos de um centésimo de grau Celsius, mas foi o suficiente para entendermos que estávamos nos movendo a uma velocidade de 600 km por segundo em direção à constelação de Centaurus.

Alguns anos depois, descobrimos que não apenas nós, mas todos a cem milhões de anos-luz de nós, estávamos nos movendo na mesma direção. Há apenas uma coisa que pode resistir à expansão por distâncias tão vastas: a gravidade.

Andrômeda, por exemplo, deve se afastar de nós, mas em 4 bilhões de anos teremos que... colidir com ela. Massa suficiente pode resistir à expansão. A princípio, os cientistas pensaram que essa velocidade se devia à nossa localização nos arredores do chamado Superaglomerado Local.

Por que é tão difícil para nós ver esse misterioso Grande Atrator? Infelizmente, esta é a nossa própria galáxia, que bloqueia nossa visão. Através do cinturão da Via Láctea, não podemos ver cerca de 20% do universo. Acontece que ele vai exatamente onde está o Grande Atrator. É teoricamente possível penetrar neste véu com observações de raios-X e infravermelho, mas isso não dá uma imagem clara.

Apesar dessas dificuldades, verificou-se que em uma região do Grande Atrator, a uma distância de 150 milhões de anos-luz, existe uma galáxia Grupo Norma. Atrás dele está um superaglomerado ainda mais massivo, a 650 milhões de anos-luz de distância, contendo uma massa de 10. galáxia, um dos maiores objetos do universo que conhecemos.

Então, os cientistas sugerem que o Grande Atrator centro de gravidade muitos superaglomerados de galáxias, incluindo o nosso - cerca de 100 objetos no total, como a Via Láctea. Também existem teorias de que é uma enorme coleção de energia escura ou uma área de alta densidade com uma enorme atração gravitacional.

Alguns pesquisadores acreditam que este é apenas um antegozo do final... fim do universo. A Grande Depressão significará que o universo engrossará em alguns trilhões de anos, quando a expansão desacelerar e começar a reverter. Com o tempo, isso levaria a um supermassivo que comeria tudo, inclusive a si mesmo.

No entanto, como observam os cientistas, a expansão do Universo acabará por derrotar o poder do Grande Atrator. Nossa velocidade em direção a ela é apenas um quinto da velocidade com que tudo está se expandindo. A vasta estrutura local de Laniakea (2) da qual fazemos parte um dia terá que se dissipar, assim como muitas outras entidades cósmicas.

A quinta força da natureza

Algo que não podemos ver, mas que tem sido seriamente suspeito ultimamente, é o chamado quinto impacto.

A descoberta do que está sendo noticiado na mídia envolve especulações sobre uma nova partícula hipotética com um nome intrigante. X17pode ajudar a explicar o mistério da matéria escura e da energia escura.

Quatro interações são conhecidas: gravidade, eletromagnetismo, interações atômicas fortes e fracas. O impacto das quatro forças conhecidas na matéria, desde o micro-reino dos átomos até a escala colossal das galáxias, está bem documentado e na maioria dos casos compreensível. No entanto, quando você considera que cerca de 96% da massa do nosso universo é composta de coisas obscuras e inexplicáveis ​​chamadas matéria escura e energia escura, não é surpresa que os cientistas suspeitem há muito tempo que essas quatro interações não representam tudo no cosmos. . continuou.

Uma tentativa de descrever uma nova força, cujo autor é uma equipe liderada por Átila Krasnagorskaya (3), a física do Instituto de Pesquisa Nuclear (ATOMKI) da Academia Húngara de Ciências da qual ouvimos falar no outono passado não foi a primeira indicação de que forças misteriosas existem.

Os mesmos cientistas escreveram pela primeira vez sobre a “quinta força” em 2016, depois de realizar um experimento para transformar prótons em isótopos, que são variantes de elementos químicos. Os pesquisadores observaram os prótons transformarem um isótopo conhecido como lítio-7 em um tipo instável de átomo chamado berílio-8.

3. Profa. Átila Krasnahorkay (à direita)

Quando o berílio-8 decaiu, foram formados pares de elétrons e pósitrons, que se repeliram, fazendo com que as partículas voassem em ângulo. A equipe esperava ver uma correlação entre a energia da luz emitida durante o processo de decaimento e os ângulos em que as partículas se separam. Em vez disso, elétrons e pósitrons foram desviados 140 graus quase sete vezes mais do que seus modelos previam, um resultado inesperado.

“Todo o nosso conhecimento sobre o mundo visível pode ser descrito usando o chamado Modelo Padrão da física de partículas”, escreve Krasnagorkay. “No entanto, não fornece partículas mais pesadas que um elétron e mais leves que um múon, que é 207 vezes mais pesado que um elétron. Se encontrarmos uma nova partícula na janela de massa acima, isso indicaria alguma nova interação não incluída no Modelo Padrão.”

O misterioso objeto é nomeado X17 por causa de sua massa estimada de 17 megaelétron-volts (MeV), cerca de 34 vezes a de um elétron. Os pesquisadores observaram o decaimento do trítio em hélio-4 e mais uma vez observaram uma estranha descarga diagonal, indicando uma partícula com massa de cerca de 17 MeV.

“O fóton medeia a força eletromagnética, o glúon media a força forte e os bósons W e Z mediam a força fraca”, explicou Krasnahorkai.

“Nossa partícula X17 deve mediar uma nova interação, a quinta. O novo resultado reduz a probabilidade de que o primeiro experimento tenha sido apenas uma coincidência ou que os resultados tenham causado um erro no sistema."

Matéria escura sob os pés

Do grande Universo, do vago reino dos enigmas e mistérios da grande física, voltemos à Terra. Estamos diante de um problema bastante surpreendente aqui... de ver e retratar com precisão tudo o que está dentro (4).

Há alguns anos escrevemos no MT sobre o mistério do núcleo da terraque um paradoxo está ligado à sua criação e não se sabe exatamente qual é a sua natureza e estrutura. Temos métodos como testes com ondas sísmicas, também conseguiu desenvolver um modelo da estrutura interna da Terra, para o qual existe acordo científico.

contudo em comparação com estrelas e galáxias distantes, por exemplo, nossa compreensão do que está sob nossos pés é fraca. Objetos espaciais, mesmo muito distantes, nós simplesmente vemos. O mesmo não pode ser dito sobre o núcleo, as camadas do manto ou mesmo as camadas mais profundas da crosta terrestre..

Apenas a pesquisa mais direta está disponível. Os vales montanhosos expõem rochas de até vários quilômetros de profundidade. Os poços de exploração mais profundos se estendem a uma profundidade de pouco mais de 12 km.

Informações sobre rochas e minerais que constroem rochas mais profundas são fornecidas por xenólitos, ou seja, fragmentos de rocha arrancados e levados das entranhas da Terra como resultado de processos vulcânicos. Com base nisso, os petrólogos podem determinar a composição dos minerais a uma profundidade de várias centenas de quilômetros.

O raio da Terra é de 6371 km, o que não é um caminho fácil para todos os nossos "infiltrados". Devido à enorme pressão e temperatura atingindo cerca de 5 graus Celsius, é difícil esperar que o interior mais profundo se torne acessível para observação direta em um futuro próximo.

Então, como sabemos o que sabemos sobre a estrutura do interior da Terra? Essas informações são fornecidas por ondas sísmicas geradas por terremotos, ou seja, ondas elásticas se propagando em um meio elástico.

Eles receberam esse nome pelo fato de serem gerados por golpes. Dois tipos de ondas elásticas (sísmicas) podem se propagar em um meio elástico (montanhoso): mais rápido - longitudinal e mais lento - transversal. As primeiras são oscilações do meio que ocorrem ao longo da direção de propagação da onda, enquanto nas oscilações transversais do meio ocorrem perpendicularmente à direção de propagação da onda.

As ondas longitudinais são registradas primeiro (lat. primae), e as ondas transversais são registradas em segundo lugar (lat. secundae), daí sua marcação tradicional em sismologia - ondas longitudinais p e transversais s. As ondas P são cerca de 1,73 vezes mais rápidas que as ondas s.

A informação fornecida pelas ondas sísmicas permite construir um modelo do interior da Terra baseado em propriedades elásticas. Podemos definir outras propriedades físicas com base em campo gravitacional (densidade, pressão), observação correntes magnetotelúricas gerado no manto da Terra (distribuição de condutividade elétrica) ou decomposição do fluxo de calor da Terra.

A composição petrológica pode ser determinada por comparação com estudos laboratoriais das propriedades de minerais e rochas em condições de altas pressões e temperaturas.

A terra irradia calor, e não se sabe de onde vem. Recentemente, surgiu uma nova teoria relacionada às partículas elementares mais evasivas. Acredita-se que pistas importantes para o mistério do calor irradiado de dentro do nosso planeta podem ser fornecidas pela natureza. neutrino - partículas de massa extremamente pequena - emitidas por processos radioativos que ocorrem nas entranhas da Terra.

As principais fontes conhecidas de radioatividade são o tório e o potássio instáveis, como sabemos de amostras de rochas até 200 km abaixo da superfície da Terra. O que está mais profundo já é desconhecido.

Nós sabemos geoneutrino os emitidos durante o decaimento do urânio têm mais energia do que os emitidos durante o decaimento do potássio. Assim, medindo a energia dos geoneutrinos, podemos descobrir de que material radioativo eles vêm.

Infelizmente, os geoneutrinos são muito difíceis de detectar. Portanto, sua primeira observação em 2003 exigiu um enorme detector subterrâneo preenchido com aprox. toneladas de líquido. Esses detectores medem neutrinos detectando colisões com átomos em um líquido.

Desde então, os geoneutrinos só foram observados em um experimento usando essa tecnologia (5). Ambas as medições mostram que Cerca de metade do calor da Terra proveniente da radioatividade (20 terawatts) pode ser explicado pelo decaimento do urânio e do tório. A fonte dos 50% restantes... ainda não se sabe qual.

5. Mapa modelo da intensidade das emissões de geoneutrinos na Terra - previsões

Em julho de 2017, iniciou-se a construção do prédio, também conhecido como DUNEcom conclusão prevista para cerca de 2024. A instalação estará localizada a quase 1,5 km no subsolo no antigo Homestack, Dakota do Sul.

Os cientistas planejam usar o DUNE para responder às questões mais importantes da física moderna estudando cuidadosamente os neutrinos, uma das partículas fundamentais menos compreendidas.

Em agosto de 2017, uma equipe internacional de cientistas publicou um artigo na revista Physical Review D propondo um uso bastante inovador do DUNE como scanner para estudar o interior da Terra. Às ondas sísmicas e aos poços, acrescentar-se-ia um novo método de estudo do interior do planeta que, talvez, nos mostrasse uma imagem completamente nova do mesmo. No entanto, esta é apenas uma ideia por enquanto.

Da matéria escura cósmica, chegamos ao interior do nosso planeta, não menos escuro para nós. e a impenetrabilidade dessas coisas é desconcertante, mas não tanto quanto a ansiedade de não vermos todos os objetos que estão relativamente próximos da Terra, especialmente aqueles que estão em rota de colisão com ela.

No entanto, este é um tópico um pouco diferente, que discutimos recentemente em detalhes no MT. Nosso desejo de desenvolver métodos de observação é plenamente justificado em todos os contextos.