Клара Московиц

© inoСМИ.Ru

Наука и техникаМир

4906

05.11.2013, 15:05

5 вопросов, не дающих физикам спать

Вся физика как наука состоит в исследовании наиболее фундаментальных загадок природы, и поэтому неудивительно, что физики постоянно думают о нескольких основных вопросах относительно вселенной.

Недавно журнал Symmetry Magazine (издается двумя финансируемыми американским правительством физическим лабораториями) попросил группу физиков-ядерщиков назвать открытые вопросы в физике, на которые они больше всего хотели бы получить ответы. Вот примеры тех загадок в физике, которые были названы.

Какая судьба уготована нашей вселенной?

Как известно, поэт Роберт Фрост (Robert Frost) однажды спросил, закончился ли мир в огне или во льду? И физики до сих пор не могут ответить на этот вопрос. Будущее вселенной - этот вопрос назвал Стив Уимпенни (Steve Wimpenny) из Калифорнийского университета в Риверсайде - во многом зависит от темной энергии, которая в настоящее время остается неизвестной величиной.

Темная энергия ответственна за ускорение расширения вселенной, однако происхождение этой энергии остается загадкой. Если темная энергия станет со временем постоянной, то, вероятно, в будущем нас ожидает «большой холод» - в этот момент вселенная будет расширяться все быстрее и быстрее, и в конечном итоге галактики окажутся так далеко друг от друга, что космическое пространство будет казаться громадным пустырем. Если темная энергия будет возрастать, то расширение может стать еще более интенсивным, и тогда не только пространство между галактиками, но и пространство внутри них будет расширяться, и тогда сами галактики разлетятся в клочья. Этот вариант судьбы получил название «большой разрыв».

Еще одна возможность состоит в том, что темная энергия будет уменьшаться, и в таком случае она уже не сможет противостоять центростремительной силе гравитации, что приведет к отступлению вселенной внутрь себя в процессе «большого сжатия» (big crunch). То есть, по сути, в любом случае мы обречены.

Что касается светлой стороны, то ни одно из этих возможных событий не произойдет в ближайшие миллиарды или даже триллионы лет - достаточно времени для решения вопроса о том, какой вариант выбрать - огонь или лед?

В бозоне Хиггса нет абсолютно никакого смысла. Почему он тогда существует?

Тон этого вопроса насмешливый, утверждает задавший его Ричард Руис (Richard Ruiz) из Питтсбургского университета, однако сам по себе вопрос указывает на весьма реально существующее непонимание природы частицы, которая столь замечательным образом была открыта в прошлом году на Большом адронном коллайдере (БАК) в Европе. Бозон Хиггса помогает объяснить, каким образом все остальные частицы получили свою массу, однако он также поднимает и большое количество других вопросов. Почему, к примеру, бозоны Хиггса по-разному взаимодействуют с другими частицами: верхний кварк более сильно взаимодействует с бозоном Хиггса, чем электрон, что дает верхнему кварку большую массу, чем электрону.

«Это лишь один пример действия «неуниверсальных» сил в Стандартной модели», - подчеркивает Руис. Больше того, бозон Хиггса является первой фундаментальной частицей, обнаруженной в природе с нулевым вращением. «Это совершенно новый сектор Стандартной модели физики элементарных частиц, - отмечает Риус. - Однако мы не имеем ни малейшего представления о том, как это происходит».

Почему вселенная сбалансирована столь совершенным образом, что может существовать жизнь?

С точки зрения вероятности, нас, на самом деле, здесь вообще не должно было быть. Галактики, звезды, планеты и люди возможны только в такой вселенной, которая расширялась с необходимой скоростью в своей ранний период. Это расширение управлялось направленным вовне давлением темной энергии, находившейся в конфликте с направленными внутрь гравитационными силами массы вселенной, в которой доминировала невидимая субстанция по имени темная материя. Если бы соотношение сил между этими элементами было иным, если бы, например, темной энергии было лишь чуточку больше после рождения вселенной, то пространство расширялось бы слишком быстро для того, чтобы смогли образоваться галактики и звезды. А если бы темной энергии было капельку меньше, то это привело бы к коллапсу внутри самой вселенной.

Но почему же, спрашивает Эрик Рамберг (Eric Ramberg) из лаборатории Фермилаб в городе Батавия, штат Иллинойс, они были столь искусно сбалансированы, что образовалась вселенная, в которой мы может жить? «Нам не известна фундаментальная причина, - отмечает он. - Нет сомнений в том, что количество темной энергии во вселенной является наиболее совершенно настроенной системой в истории физики».

Откуда приходят астрофизические нейтрино?

Обладающие исключительно большой энергией нейтрино, как принято считать, являются результатом столкновения быстрых заряженных частиц, называемых космическими лучами, со световыми частицами (фотонами) в условиях фоновой космической микроволновой радиации, распространяемой во вселенной. Но что же приводит в движение этот процесс, и каким образом космические лучи разгоняются - это открытые вопросы. Ведущая теория состоит в том, что материя падает в голодные сверхмассивные черные дыры, находящиеся в центре галактик, и таким образом порождает космические лучи, однако доказательств этой гипотезы пока нет. Образовавшиеся нейтрино, как полагают, перемещаются с такой высокой скоростью, что любая крохотная частица имеет такое же количество энергии внутри себя, как и летящий с большой скоростью бейсбольный мяч (которой состоит из миллиардов миллиардов атомов). «Мы не может даже понять, откуда появляются эти частицы», - признается Абигейл Виерегг (Abigeil Vieregg) с факультета космологической физики Кавли Чикагского университета (Kavli Institute for Cosmological Physics). - Выяснив это, мы сможем узнать об источниках ускорения этих частиц до исключительно высоких энергий».

Как получилось, что вселенная состоит из материи, а не из антиматерии?

Антиматерия подобна материи, только в ней все наоборот, как в День противоположностей (Opposite Day). У нее такие же качества, как и у того вещества, из которого состоят планеты, звезды и галактики, но один важный элемент у нее другой - заряд. Вселенная, как принято считать, зародилась с равным количеством материи и антиматерии, но каким-то образом материя победила, и в результате значительные части обеих субстанций уничтожили друг друга во время большого взрыва, после чего осталось лишь небольшое количество материи. Почему антиматерия проиграла соревнование по перетягиванию каната, никто не знает. Для объяснения подобного диспаритета ученые занимаются поисками процесса, получившего название нарушение зарядовой четности, при котором частицы предпочитают разлагаться до материи, а не до антиматерии. «Мы особенно заинтересованы в том, чтобы понять следующее: отличаются ли колебания нейтрино от колебания антинейтрино, - отмечает Алисия Мариино (Alysia Marino) из Колорадского университета, поделившаяся своими взглядами с журналом Symmetry. - Пока еще этого не удалось увидеть, но мы надеемся, что участники следующих поколений экспериментов смогут более детально в этом разобраться».

Источник: "Scientific American", США

Клара Московиц

© inoСМИ.Ru

Наука и техникаМир

4906

05.11.2013, 15:05

URL: https://babr24.com/?ADE=120362

bytes: 7120 / 7068

Поделиться в соцсетях:

Также читайте эксклюзивную информацию в соцсетях:
- Телеграм
- ВКонтакте

Связаться с редакцией Бабра:
[email protected]

Автор текста: Клара Московиц.

Другие статьи в рубрике "Экономика"

Закрытые «Ворота Байкала»

Эксперты выясняли, почему с Особой экономической зоной в Иркутской области ничего не получилось. Большое Голоустное. Фото с сайта baikaler.

Алиса Канарис

ЭкономикаБайкал

16346

02.11.2015

Салатовая революция подавлена… росчерком пера

С 26 октября Росавиация своим решением прекратила действие сертификата эксплуатанта «Трансаэро». По мнению многих экспертов, это означает конец эпохи конкуренции в авиаотрасли и начало новой, где существуют предельно ясные приоритеты государственных компаний... И добиваться их можно любой ценой.

Максим Бакулев

ЭкономикаМир

9966

28.10.2015

Братская Дума планирует поднять налоги в несколько раз

Вчера сайт www.antonenkov.com опубликовал информацию о том, что власти Братска планируют увеличить налоговую ставку на землю под гаражными кооперативами с 2016 года в три раза, а с 2017 - в пять раз.

Елена Фортуна

Экономика

7457

22.10.2015

Власти Братска сократят зарплату работникам учреждений культуры

Администрация Братска планирует сократить заработную плату работникам учреждений культуры. Руководителям учреждений необходимо отказаться от надбавок и доплат сотрудникам.

Андрей Васильев

Экономика

9866

21.10.2015

Энерготарифы: уравнение со всеми неизвестными

Одной из примет общественной жизни в соседних с Иркутской областью восточных регионах — Республике Бурятии и Забайкальском крае — является периодическое «энергообострение», пик которого выпадает на осень. Не стал исключением и нынешний год.

Артур Скальский

ЭкономикаИркутск

7752

13.10.2015

Блогнот. Кушать очень хочется, а что-то все пропало

Ну вот и подходит к финалу пьеса “собирания земель”. Все стало ясно после того как нефть упала ниже 50 долларов, а импортные продукты в России показательно начали давить тракторами. А что же дальше? Удивительным образом в начале августа совпали несколько событий. Давайте по порядку.

Виктор Шевчук

ЭкономикаРоссия

7020

14.08.2015

Застывшая замазка и аромат раздевалки: российские «сырозаменители»

Лишившись импортного сыра из-за продуктового эмбарго, российские сыроделы безуспешно пытаются подделать западные образцы.

Шон Уокер

ЭкономикаМир

15789

31.07.2015

Чем хуже, тем лучше: Какой город выиграл из-за санкций

Редактору The Village удалось обнаружить город, жизнь в котором улучшилась после введения санкций, войны на Украине и падения рубля. Правда, совсем немного. «Акция: Пирожок печёный с повидлом — девять рублей», — соблазняет объявление на остановке.

Анна Соколова

ЭкономикаРоссия

4801

31.07.2015

Тарифы, покрытые мраком

Восемь лет назад на должность главы Бурятии был назначен Вячеслав Наговицын. И именно этот период его работы отметился беспрецедентным ростом тарифов ТГК-14.

Октябрина Ешеева

ЭкономикаБурятия

8815

10.07.2015

Антон Кондратов назначен региональным управляющим директором ЗАО «Байкалвестком»

Антон Кондратов приступил к исполнению обязанностей регионального управляющего директора иркутского подразделения ЗАО «Байкалвестком» 25 марта 2015 года. В сферу ответственности Антона Кондратова входит стратегическое и операционное управление бизнесом компании в Иркутской области.

Алиса Канарис

ЭкономикаИркутск

13806

31.03.2015

Крупнейшую иркутскую турвыставку разорвали надвое

Конфликт между мэрией и правительством Иркутской области лезет из всех щелей. Из политической плоскости, где еще были попытки сохранять приличия, он перекочевал в сферу управления конкретными отраслями экономики.

Артур Скальский

ЭкономикаИркутск

9670

17.03.2015

Корпорация спорного развития

В Сером доме прошел круглый стол "О роли ОАО "Корпорация развития Иркутской области" в создании новых технологий и конкурентной продукции в Иркутской области, эффективности расходования бюджетных средств".

Артур Скальский

ЭкономикаИркутск

11959

17.03.2015

Лица Сибири

Осодоев Геннадий

Беляев Александр

Некрасов Андрей

Диденко Николай

Балтатарова Евгения

Часовитин Владимир

Люстрицкий Дмитрий

Ганчуков Евгений

Васюткин Николай

Сыренов Аламжи