П’ять питань з фізики
- Деталі
- Опубліковано: 10 листопада 2013
Фізики кажуть, що не можуть спати, так їх хвилюють питання світобудови, що залишаються поки без відповідей.У журналі Symmetry Magazine, який був виданий фізичними американськими лабораторіями на державному фінансуванні, були описані питання, які фізики найбільше бажають з'ясувати. Список вийшов таким.
Що стане з Всесвіту в кінці?
Стів Уімпенні, вчений Каліфорнійського університету в Ріверсайді, каже, що відповісти на таке питання допоможе розгадка природи темної енергії, яка є сьогодні невідомою величиною космічного рівняння. Вона відповідає за прискорене розширення Всесвіту, однак чому існує, не знає ніхто. Якщо вона постійна вже довгий час, то Всесвіт, ймовірно, просто замерзне: продовживши розширюватися ще швидше, галактики втечуть так, що нинішня космічна порожнеча здасться іграшкою. Коли темна енергія зросте, розширення буде настільки швидким, що почне збільшуватися простір між зірками, вийде, що галактики просто будуть розірвані, - такий варіант називається «великим розривом». Третій сценарій: темна енергія зменшується і не може протистояти силі тяжіння. Це призведе до згортання Всесвіту («велике стиснення»). У підсумку всі приречені при будь-якому результаті. Хоча процес досить довгий (мільярди, можливо, трильйони років), і часу розібратися з кінцем ще вистачає.
Бозон Хіггса не має сенсу. Чому він існує?
Питання озвучив Річард Руїс, співробітник Університету Пітсбурга. Вченим реально не вистачає розуміння природи цієї частинки, яку виявили в адронному колайдері. Вона проливає світло на процеси здобуття маси іншими частинками, але створює безліч інших питань. Один з них - чому бозон з різними частками взаємодіє по-різному? t - кварк, наприклад, сильніше взаємодіє з ним, ніж електрон, тому й маса першого куди вище. «Це приклад «неуніверсальної» сили у прийнятій Стандартній моделі, - каже Руїс. -Крім того, бозон - перша частка, що має нульовий спін. Ми отримуємо новий розділ фізики елементарних частинок і не маємо поняття, яка його природа».
Чому у Всесвіті здатне існувати життя?
Якби Всесвіт був створений не Богом, а випадком, життя просто не існувало. Деяка істина в цьому висловлюванні присутня. Адже зірки, галактики, планети, люди з’явились лише у Всесвіті. Розширення забезпечується відцентровими силами темної енергії, яка протистоїть центрозростаючій силі тяжіння (вона визначається масою Всесвіту, а більша частина маси - темна матерія). Якщо співвідношення сили було б іншим (більш сильний вплив темної енергії), простір став би розширюватися надто швидко, і нічого просто не встигло утворитися. А якби темна енергія надавала трохи менший тиск, то Всесвіт згорнувся б. «І ось чому, - запитує Ерік Рамберг, вчений Національної прискорювальної лабораторії ім. Фермі, - все настільки майстерно урівноважене, що Всесвіт, де ми живемо, все-таки виник? Ми не знаємо фундаментальну причину балансу. Сумнівів немає, що обсяги темної енергії - найточніше вибудуваний показник всієї фізики».
Як з'являються астрофізичні нейтрино?
У теорії говориться, що високоенергетичні нейтрино народжуються із зіткнення заряджених швидких частинок (променів у космосі) і частинок світла (фотонів) в мікрохвильовому космічному фоновому випромінюванні, яке пронизує весь Всесвіт. Але яким чином починається процес і яка природа прискорення космічних променів - невідомо. Основна гіпотеза, яка не має доказів, припускає, що зароджуються космічні промені з речовин, які потрапляють в надмасивні чорні діри. Ймовірно, отримані як результат такого процесу нейтрино, летять так швидко, що кожна частка має стільки енергії, скільки тенісний м'яч, хоча в ньому є мільярди атомів. «Нам нічого невідомо про їх природу. Коли ми дізнаємося це, тоді вийде розібратися і з джерелами, які розганяють частинки до таких енергій» - міркує Абігейл Вірегг, вчена з університету Чикаго, що займається космологічною фізикою.
Чому Всесвіт «витканий» з матерії?
Антиматерія - теж матерія: вона подібна звичній речовині, з якої утворені зірки, планети, галактики, властивості. Єдина відмінність - заряд. Сучасні уявлення кажуть, що новонароджений Всесвіт мав порівну антиматерії і матерії. Після Великого вибуху вони один одну перетворили. Тоді чому так сталося, що матерія все ж залишилася? З якої причини вона досягла успіху, а антиречовина не змогла зайняти її місце? Щоб це пояснити, вчені старанно розшукують приклади процесів недотримання CP-інваріантності. У таких процесах частинки з більшою ймовірністю розпадаються з утворенням саме матерії. «Хотілося б з'ясувати, чи різні осциляції антинейтрино і нейтрино, - каже Алісія Мерін з Колорадського університету. - Ми поки нічого такого не спостерігали, проте, дуже сподіваємося на майбутні дослідження».
Джерело: Агентство по инновациям и развитию
Автор: Ткачук Альона
