Cinco razões por que o século 21 será o aproveitamento de astrofísica

Ao longo dos séculos, nós arrogante acreditavam que encontramos em quase todas as respostas para as questões profundas. Os cientistas pensavam que a mecânica de Newton descreve tudo, ainda não descobriu a natureza ondulatória da luz. Física pensou que quando Maxwell unificou a força eletromagnética, é o acabamento, mas, em seguida, surgiu a teoria da relatividade e a mecânica quântica. Muitos pensavam que a natureza de uma substância totalmente claro, quando nós encontramos um próton, um nêutron e um elétron, mas, em seguida, tropeçou em partículas de alta energia. Apenas 25 dos últimos cinco anos incríveis descobertas mudaram a nossa compreensão do Universo, e cada um deles promete grande revolução. Vivemos em um tempo surpreendente: temos a capacidade de olhar mais profundos mistérios de todas as coisas.

a Massa do neutrino

Quando começamos a calcular no papel de neutrinos que vêm com o Sol, temos um número, com base em síntese, que deve ocorrer de dentro. Mas quando nós começamos, de facto, assumir de neutrinos provenientes do Sol, vimos apenas um terço do que o esperado. Por quê? A resposta surgiu apenas recentemente, quando a combinação de medidas solares e intempéries neutrino mostrou que eles podem oscilar de um tipo para outro. Porque eles têm massa.

O Que isso significa para a astrofísica. Neutrino, o mais comum maciço partículas do Universo: seu um bilhão de vezes maior que o de elétrons. Se eles têm massa, segue que:

• eles compõem a parte de matéria escura,
• se enquadram galáctico, estrutura,
• talvez formar uma estranha астрофизическое uma condição conhecida como фермионный condensado,
• podem ser relacionados com a energia escura.

Se o neutrino tem massa, eles também podem ser майорановскими partículas (e não mais comuns de partículas do tipo de Dirac), para um novo tipo de decomposição nuclear. Também podem ser сверхтяжелые colegas canhotos, o que poderia explicar a matéria escura. Neutrinos também movem grande parte da energia de supernovas, têm a responsabilidade de arrefecimento нейтронных estrelas, afetam o afterglow de Big Bang (CMB) e são uma parte crucial da moderna cosmologia e da astrofísica.

Ускоряющаяся Universo

Se o Universo começa com uma Explosão quente, ela será duas propriedades importantes: a inicial, a taxa de expansão e a densidade da substância/da radiação e energia. Se a densidade é muito grande, o Universo ajuntou-se novamente; se for muito pequeno, o Universo sempre expandiram-se. Mas, em nosso Universo, a densidade e a extensão não só oferece o equilíbrio perfeito, mas e uma pequena parte dessa energia vem na forma de energia escura, e, portanto, o nosso Universo começou a expandir-se mais rápida depois de 8 bilhões de anos e, desde então, continua com o mesmo espírito.

O Que isso significa para a astrofísica. Pela primeira vez em toda a história da humanidade, temos a oportunidade de aprender um pouco sobre o destino do Universo. Todos os objetos que não estão ligadas entre si da de, eventualmente, será a dispersão, todos os subjacente, fora do nosso grupo local de um dia voará para longe. Mas qual é a natureza da energia escura? Se isto realmente космологическая permanente? Está relacionado com квантовым vácuo? Se ele pode ser um campo, cujo poder está mudando com o tempo? Futuros como missão Euclid ESA, WFIRST NASA e novos 30 fotografias e os telescópios permitem realizar medições mais precisas de energia escura e nos permitem caracterizar com precisão, como o Universo está acelerando. Afinal de contas, se a aceleração está crescendo, o Universo vai acabar uma Grande Lacuna; se cai, um Grande Aperto. Em jogo é o destino do Universo inteiro.

Latitude

Há uma Geração atrás, nós pensávamos que perto de outros sistemas estelares, existem planetas, mas não tínhamos provas para apoiar esta tese. Atualmente, em grande parte graças a uma missão da NASA "Kepler", temos encontrado e verificado mil. Muitos sistemas solares diferentes das nossas: alguns contêm суперземли ou mini-Нептуны; algumas contêm gás gigantes nas partes interiores de sistemas solares; a maioria contêm os mundos do tamanho da Terra na distância correta do minúsculos, sem brilho, anão vermelho das estrelas, para que a superfície possa existir água no estado líquido. E mesmo assim, ainda há muito a ser visto.

O Que isso significa para a astrofísica. Pela primeira vez na história descobrimos mundos, que podem ser potenciais candidatos para a vida. Estamos mais perto do que nunca, a detecção de sinais de vida alienígena no Universo. E muitos desses mundos podem um dia se tornar o lar de colônias humanas, se quisermos ir por esse caminho. No século 21 vamos começar a explorar essas possibilidades: medir a atmosfera, esses mundos e procurar sinais de vida, enviar as sondas espaciais em substancial de velocidade, analisá-los em busca de similaridade com a Terra, de modo que os sinais, como os oceanos e continentes, uma nuvem para cobrir o conteúdo de oxigênio na atmosfera, estações do ano. Nunca em toda a história do Universo não era o mais adequado para esse momento.

o Bóson de Higgs

A Descoberta da partícula de Higgs no início de 2010-x terminou, finalmente, o modelo Padrão das partículas elementares. O bóson de Higgs tem uma massa de cerca de 126 Gev/², divide-se em 10^-24 segundos e divide-se em precisão com as previsões do modelo Padrão. No comportamento desta partícula, não há indicação da existência de uma nova física além do modelo Padrão, e isso é um grande problema.

O Que isso significa para a astrofísica. Por que a massa do Higgs é muito menor que a massa de Planck? Esta pergunta pode ser formulada de diferentes maneiras: por quea força gravitacional é tão mais fraco do que o resto de forças? Há muitas soluções possíveis: super simetria, medidas adicionais, fundamentais de excitação (конформное solução), Higgs como componente de uma partícula (техниколор) e т. д. Mas até que essas soluções não de provas, sim, e se cuidadosamente estamos procurando?

Em algum nível, deve haver algo fundamentalmente novo: novas partículas, campos novos, novas forças e т. д. Todos eles, pela sua natureza, vão ter астрофизические e cosmologia consequências, e todos estes efeitos dependem do modelo. Se a física de partículas, por exemplo, no TANQUE, não fornecerá nenhum indício, talvez, astrofísica, irá proporcionar. O que acontece com as mais altas energias e, em mais distâncias curtas? O big bang e os raios cósmicos — trouxe-nos mais elevados de energia, que poderia mais poderoso de nosso acelerador de partículas. O seguinte é a chave para resolver um dos maiores problemas na física, você pode receber a partir do espaço, e não na Terra.

Gravitacional de onda

Ao longo de 101 anos, era o santo Graal da astrofísica: a busca de evidência direta do maior недоказанного previsões de Einstein. Quando a Advanced LIGO saiu de comunicação, em 2015, ela conseguiu alcançar a sensibilidade necessária para a inscrição ondulações no espaço-tempo da mais alta fonte de ondas gravitacionais no Universo: todo o mundo em espiral e misturando-buracos negros. Com dois confirmados de detecção por local (e quantos deles ainda será), Advanced LIGO retirou-da-onda da astronomia a partir da ficção científica na área de realidade.

O Que isso significa para a astrofísica. Toda a astronomia antes do momento presente, era dependente da luz, dos raios gama, até o uso do espectro visível, de microondas e de rf. Mas a descoberta de ondulações no espaço-tempo — é uma nova forma de estudo астрофизических fenômenos do Universo. Tendo os detectores com certa sensibilidade, podemos ver:

• a fusão нейтронных estrelas (e aprendemos, criam se eles gamma-ray do flash);
• fusão de anãs brancas (e associá com eles supernovas do tipo Іа);
• buracos negros supermaciços, пожирающие outras massas;
• da-formas de onda de assinaturas de supernovas;
• assinaturas dos pulsares;
• residual da-onda assinatura do nascimento do Universo, possível.

Agora da-onda astronomia está no início do desenvolvimento, dificilmente tornando-se desde a região. Os próximos passos serão o aumento da faixa de sensibilidade e de frequência, bem como o mapeamento de visto gravitacional céu com a óptica do céu. O futuro está chegando.

, E isso nós ainda não falamos sobre outros grandes quebra-cabeças. Há matéria escura: mais de 80% da massa do Universo é completamente invisível para a luz e a normal (atômica) de substâncias. Há um problema бариогенеза: por que o nosso Universo está cheio de matéria e não de antimatéria, apesar de toda a reação, que já observaram, totalmente simétrica tem a matéria e a antimatéria. Há paradoxos, buracos negros, a inflação cósmica, não foi criado ainda o sucesso da teoria quântica da gravidade.

Há Sempre a tentação de considerar que os nossos melhores dias estão atrás de nós, e as mais importantes descobertas já feitas. Mas, se quisermos compreender os maiores questões de todas — de onde veio o Universo, a partir do que ela realmente é, como surgiu e para onde se move, o que o resultado — ainda temos muito trabalho a fazer. Tendo sem precedentes em termos de tamanho, de intervalo e de sensibilidade telescópios, podemos aprender mais, do que sabíamos que nunca. A vitória não é garantida, mas a cada passo que tomamos, traz-nos um passo mais perto do local de destino. Não importa para onde é a viagem nos levará, o importante é que ele é incrível.