Sterrekunde

Hoeveel van die heelal is subatomies?

Hoeveel van die heelal is subatomies?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Hoeveel beslaan subatomiese deeltjies, soos fotone, tachyons en elektron wat die grootste deeltjies is, ens.? As 'n bal in 'n bal gesit word, hoe groot sal dit wees?


Eerste dinge eerste…

Tachyons

Hierdie is heeltemal hipoteties en daar bestaan ​​geen bewyse daarvoor nie.

Hoeveel kos subatomiese deeltjies soos fotone, tachyons, en elektron wat die grootste deeltjies is, ens. beset ruimte?

Hoe lank is 'n stuk tou?

Daar is geen eenvoudige antwoord op die grootte van 'n elementêre deeltjie nie. U kan hulle, afhangende van die konteks, beskou as dat hulle geen grootte het nie (punt soos) of versprei is oor die hele ruimte (golfverdeling).

Ons kan nie sê hoeveel vrye deeltjies daar is nie (dit wil sê deeltjies wat nie aan ander deeltjies gebind is nie).

Dit word baie ingewikkelder deur die huidige algemene denke dat donker materie en donker energie die grootste deel van die massa / energie-inhoud van die heelal uitmaak. Wat ook al donker materie mag wees, as dit 'n deeltjie of deeltjies blyk te wees waarvan ons nog nie weet nie (heel waarskynlik op bestaande bewyse), dan sal daardie deeltjies byna seker bestaan ​​as vrye deeltjies (slegs swaartekrag saamgebind) soos die huidige denke is dat donker materie glad nie veel met ander materie of met homself omgaan nie. En ons het geen idee wat donker energie kan wees nie. Dus met die grootste deel van die massa / energie in vorms wat ons nie kan identifiseer nie, kan ons nie regtig veel sê oor wat u vra nie.

'N Baie, baie, baie rowwe skatting van die hoeveelheid donker materie is ongeveer 25% van die massa-energie van die heelal.

As 'n bal in 'n bal gesit word, hoe groot sal dit wees?

In 'n bal sou dit (moontlik) 'n groot swart gat wees wat ongeveer 25% tot 95% van die massa-energie van die heelal beslaan. Ek sal nie eers moeite doen om die grootte van die gebeurtenishorison te skat nie, want dit is net 'n nuttelose nommer.

"Hoe groot 'n bal" kan egter net so beteken, soos dit nou is, versprei oor die hele heelal. 'N Heeltemal korrekte antwoord is dus: heelal-grootte.


Ongelukkig het u vraag geen betekenis nie, tensy u albei 'n eindige grootte vir die deeltjies (onwaarskynlik) en 'n magiese manier om al drie die E-M, sterk en swak kernkragte te verslaan. Andersins definieer u nie eens hoe "nou" die deeltjies geplaas kan word nie. Dit is feitlik waarop StephenG verwys as hy 'n swart gat voorstel - die swart gat self het 'n ongedefinieerde dimensie; die gebeurtenishorison sou sinneloos wees.


Oorsprong van die heelal, verduidelik

Die gewildste teorie van ons heelal se oorsprong is 'n kosmiese ramp wat in die ganse geskiedenis ongeëwenaard is - die oerknal.

Oorsprong van die Heelal 101

Die teorie wat die beste ondersteun word van die oorsprong van ons heelal, fokus op 'n gebeurtenis wat as die oerknal bekend staan. Hierdie teorie is gebore uit die waarneming dat ander sterrestelsels in alle rigtings vinnig van ons af wegbeweeg, asof hulle almal deur 'n antieke plofkrag aangedryf is.

'N Belgiese priester met die naam Georges Lemaître het die oerknal-teorie in die 1920's voorgestel, toe hy teoretiseer dat die heelal vanaf 'n enkele oeratoom begin. Die idee het groot hupstoot gekry van Edwin Hubble se waarnemings dat sterrestelsels in alle rigtings van ons af wegjaag, asook van die ontdekking van kosmiese mikrogolfstraling in die 1960's - geïnterpreteer as weerklank van die oerknal - deur Arno Penzias en Robert Wilson.

Verdere werk het gehelp om die tempo van die oerknal te verhelder. Hier is die teorie: In die eerste 10 ^ -43 sekondes van sy bestaan ​​was die heelal baie kompak, minder as 'n miljoen miljard miljardste van die grootte van 'n enkele atoom. Daar word gedink dat die vier fundamentele kragte - swaartekrag, elektromagnetisme en die sterk en swak kernkragte - in so 'n onbegryplike digte, energieke toestand in 'n enkele krag gesmee is, maar ons huidige teorieë kon nog nie uitvind hoe 'n enkele, verenigde mag sou werk. Om dit af te haal, moet ons weet hoe swaartekrag op die subatomiese skaal werk, maar tans nie.

Daar word ook gedink dat die uiters nabye omgewing die heel eerste deeltjies van die heelal moontlik gemaak het om te meng, te meng en in ongeveer dieselfde temperatuur te vestig. Dan, in 'n onvoorstelbare klein fraksie van 'n sekonde, het al die materie en energie min of meer eweredig na buite uitgebrei, met klein variasies wat deur fluktuasies op die kwantumskaal voorsien word. Daardie model van uitbreiding, wat inflasie genoem word, kan verklaar waarom die heelal so 'n egalige temperatuur en verspreiding van materie het.

Na inflasie het die heelal steeds uitgebrei, maar teen 'n baie stadiger tempo. Dit is nog onduidelik wat inflasie presies aangewakker het.


Kan wetenskaplikes die oerknal herskep?

Volgens die oerknalteorie het die hele heelal miljarde jare gelede 'n oppervlakte van nul volume en oneindige digtheid bestrek. Toe het hierdie gebied uitgebrei en honderde kere in minder as 'n sekonde verdubbel. Gedurende die vroegste oomblikke was die heelal gevul met energie, baie daarvan in die vorm van intense hitte. Namate die heelal gegroei en afgekoel het, het van hierdie energie in materie verander.

As ons oor die boustene van materie praat, konsentreer ons gewoonlik daarop atome. Atome bestaan ​​uit a kern wat ten minste een positief-gelaaide subatomiese deeltjie bevat, genaamd a proton. Die kern kan ook een of meer neutraal gelaaide deeltjies bevat wat genoem word neutrone. Negatief gelaaide deeltjies genoem elektrone omring die kern en beweeg vinnig om dit binne die grense van 'n energiedop.

Maar in die vroegste stadiums van die oerknal kon atome nie vorm nie. Die heelal was te dig en warm. In die eerste oomblik van die oerknal kon selfs protone en neutrone nie gevorm word nie. Big bang teoretici glo dat die heelal vol subatomiese deeltjies was soos neutrino's, deeltjies sonder massa, of kwarkselementêre deeltjies wat aan mekaar bind om groter deeltjies soos protone of neutrone te skep.

Wetenskaplikes noem die krag wat kwarke bymekaar hou om groter deeltjies te vorm sterk kernmag. Dit is so sterk dat ons onder normale omstandighede glad nie kwarks kan waarneem nie. Dit is omdat die kwarks so styf aanmekaar bind dat ons dit nie maklik kan skei nie. Vir jare was die enigste bewys dat daar selfs kwarke bestaan ​​uit wiskundige modelle van hoe die heelal werk. Die modelle het die aanwesigheid van deeltjies soos kwarks benodig om sinvol te wees.

Vandag het wetenskaplikes daarin geslaag om deeltjies soos protone en neutrone te neem en op te breek in kwarks en gluone - deeltjies sonder massa wat die krag tussen kwarks bemiddel. Die kwarks en gluone bly slegs vir 'n breukdeel van 'n sekonde voordat hulle verval, maar dit is lank genoeg om wetenskaplikes dit met behulp van kragtige toerusting waar te neem.

Hoe doen wetenskaplikes dit en herskep hulle regtig die oerknal? Hou aan om te lees.

Die wêreld van subatomiese deeltjie-studies is paradoksaal. Wetenskaplikes gebruik van die wêreld se grootste masjiene om die kleinste deeltjies waarvan ons weet, te bestudeer. Die toestelle wat hulle gebruik is uiters gesofistikeerd en presies, maar vertrou op 'n byna gewelddadige benadering. Hierdie metodes en toestelle laat wetenskaplikes 'n blik op hoe die vroeë heelal kon lyk.

Die manier waarop wetenskaplikes kyk na die klein deeltjies materie waaruit subatomiese deeltjies bestaan, soos protone en neutrone, is beide elegant en primitief. Hulle verpletter subatomiese deeltjies regtig hard teen mekaar en kyk na die stukke wat oorbly. Om dit te doen, moet hulle kragtige masjiene noem deeltjieversnellers.

Deeltjieversnellers skiet teenoorgestelde balke van subatomiese deeltjies soos protone op mekaar. Sommige versnellers is sirkelvormig, terwyl ander lineêr is. Hulle kan baie groot wees - sirkelversnellers kan myle in deursnee meet. Die versnellers gebruik oewer van magnete om die protonbalke te versnel terwyl hulle deur klein buisies beweeg. Sodra die protonbalke 'n sekere snelheid bereik, lei die versneller hulle in 'n botsingskursus. Wanneer die deeltjies bots, breek dit uitmekaar in hul onderdele - soos kwarks.

Hierdie subatomiese deeltjies verval in breuke van 'n sekonde. Slegs met behulp van kragtige rekenaars kan wetenskaplikes die teenwoordigheid van 'n kwark opspoor. In 2006 het 'n span wetenskaplikes aan die Universiteit van Kalifornië, Riverside, berig dat hulle 'n boonste kwark, die mees massiewe van die ses soorte kwarks. Die span het 'n deeltjiesversneller gebruik om 'n botsing tussen 'n proton en 'n botsing te veroorsaak anti-proton. Hulle het die aanwesigheid van die kwark bespeur nadat dit reeds verval het. Die vervalproses het 'n identifiseerbare elektroniese handtekening gelaat [bron: University of California, Riverside].

Beteken dit dat wetenskaplikes die oerknal kan herskep? Nie heeltemaal nie. In plaas daarvan hoop wetenskaplikes dat hulle die toestand van die vroegste oomblikke van die heelal kan simuleer. Dit behels die skep van 'n warm, digte area van materie en energie. Deur hierdie toestande te bestudeer, kan wetenskaplikes dalk meer leer oor hoe ons heelal ontwikkel het. Maar hulle kan nie die periode van vinnige uitbreiding wat ons die oerknal noem, herskep nie.

Vir meer inligting oor die oerknal en ander wetenskaplike teorieë, kyk na die skakels op die volgende bladsy.

Wetenskaplikes kategoriseer kwarks in ses verskillende geure:

Sover wetenskaplikes kan vasstel, bind kwarks slegs in kombinasies van twee, drie of vyf kwarks. Verskillende kombinasies van kwarkbindings skep verskillende soorte materie.


Op soek na wenke van nuwe fisika in die subatomiese wêreld

Die plot toon hoe die vervalseienskappe van 'n meson wat van 'n swaar kwark en 'n ligte kwark gemaak word, verander wanneer die traliespasiëring en die swaar kwarkmassa by die berekening verander word. Krediet: A. Bazavov (Michigan State U.), C. Bernard (Washington U., St. Louis), N. Brown (Washington U., St. Louis), C. DeTar (Utah U.), A.X. El-Khadra (Illinois U., Urbana en Fermilab) et al.

Kyk dieper in die hart van die atoom as wat enige mikroskoop dit toelaat, en wetenskaplikes veronderstel dat u 'n ryk wêreld van deeltjies sal vind wat in en uit die vakuum spring, wat in ander deeltjies verval en tot die vreemdheid van die sigbare wêreld bydra. Hierdie subatomiese deeltjies word bestuur deur die kwantum van die heelal en vind tasbare, fisiese vorm in eksperimentele resultate.

Sommige subatomiese deeltjies is meer as 'n eeu gelede met relatief eenvoudige eksperimente ontdek. Meer onlangs het die poging om hierdie deeltjies te verstaan, egter die grootste, mees ambisieuse en ingewikkelde eksperimente in die wêreld op die been gebring, insluitend eksperimente by laboratoriums vir deeltjiesfisika soos die Europese Organisasie vir Kernnavorsing (CERN) in Europa, Fermilab in Illinois, en die High Energy Accelerator Research Organization (KEK) in Japan.

Hierdie eksperimente het die doel om ons begrip van die heelal uit te brei, wat die meeste harmonieus gekenmerk word in die standaardmodel van deeltjiefisika en om verder te kyk as die standaardmodel vir nog onbekende fisika.

"Die standaardmodel verduidelik soveel wat ons in die elementêre deeltjie- en kernfisika waarneem, maar dit laat baie vrae onbeantwoord," het Steven Gottlieb, vooraanstaande professor in fisika aan die Indiana Universiteit, gesê. "Ons probeer die raaisel ontrafel wat buite die standaardmodel lê."

Sedert die begin van die studie van deeltjiefisika, het eksperimentele en teoretiese benaderings mekaar aangevul in die poging om die natuur te verstaan. In die afgelope vier tot vyf dekades het gevorderde rekenaars 'n belangrike deel van albei benaderings geword. Groot vordering is gemaak met die begrip van die gedrag van die dieretuin van subatomiese deeltjies, insluitend bosone (veral die lang gesoekte en onlangs ontdekte Higgs-boson), verskillende geure van kwarke, gluone, muone, neutrino's en baie state, gemaak van kombinasies van kwarks of anti -kwartiere saamgebind.

Kwantumveldteorie is die teoretiese raamwerk waaruit die standaardmodel van deeltjiefisika saamgestel is. Dit kombineer klassieke veldteorie, spesiale relatiwiteit en kwantummeganika, ontwikkel met bydraes van Einstein, Dirac, Fermi, Feynman en ander. Binne die standaardmodel is kwantumchromodinamika, of QCD, die teorie van die sterk wisselwerking tussen kwarks en gluone, die fundamentele deeltjies waaruit sommige van die groter saamgestelde deeltjies bestaan, soos die proton, neutron en pion.

Loer deur die tralie

Carleton DeTar en Steven Gottlieb is twee van die voorste hedendaagse geleerdes van QCD-navorsing en beoefenaars van 'n benadering bekend as rooster-QCD. Rooster QCD stel deurlopende ruimte voor as 'n diskrete stel ruimtetydpunte (die rooster genoem). Dit gebruik superrekenaars om die interaksie van kwarks te bestudeer, en belangriker nog, om verskeie parameters van die standaardmodel meer presies te bepaal en sodoende die onsekerhede in die voorspellings daarvan te verminder. Dit is 'n stadige en hulpbronintensiewe benadering, maar dit het geblyk dat dit wyd toepaslik is en insig gee in dele van die teorie wat op ander maniere ontoeganklik is, in die besonder die eksplisiete kragte wat tussen kwarks en antikwarke werk.

DeTar en Gottlieb is deel van die MIMD Lattice Computation (MILC) -samewerking en werk baie nou saam met die Fermilab Lattice Collaboration aan die oorgrote meerderheid van hul werk. Hulle werk ook saam met die High Precision QCD (HPQCD) samewerking vir die studie van die muon anomale magnetiese moment. As deel van hierdie pogings gebruik hulle die vinnigste superrekenaars ter wêreld.

Sedert 2019 gebruik hulle Frontera by die Texas Advanced Computing Center (TACC) - die vinnigste akademiese superrekenaar ter wêreld en die negende vinnigste algeheel - om hul werk te dryf. Dit is een van die grootste gebruikers van die bron, wat deur die National Science Foundation befonds word. Die span gebruik ook Summit by die Oak Ridge Nasionale Laboratorium (die # 2 vinnigste superrekenaar ter wêreld) Cori by die National Energy Research Scientific Computing Centre (# 20) en Stampede2 (# 25) by TACC, vir die roosterberekeninge.

Die pogings van die rooster-QCD-gemeenskap oor dekades heen het die akkuraatheid van deeltjievoorspellings gebring deur 'n kombinasie van vinniger rekenaars en verbeterde algoritmes en metodologieë.

"Ons kan berekenings doen en met hoë presisie voorspel hoe sterk interaksies werk," het DeTar, professor in fisika en sterrekunde aan die Universiteit van Utah, gesê. "Toe ek in die laat 1960's as 'n gegradueerde student begin het, was sommige van ons beste ramings 20 persent van die eksperimentele resultate. Nou kan ons antwoorde met 'n subpersentasie-akkuraatheid kry."

In die deeltjiefisika beweeg fisiese eksperimente en teorie in 'n tandem, wat mekaar inlig, maar soms verskillende resultate lewer. Hierdie verskille dui op areas van verdere verkenning of verbetering.

"Daar is 'n paar spanninge in hierdie toetse," het Gottlieb, vooraanstaande professor in fisika aan die Indiana Universiteit, gesê. "Die spanning is nie groot genoeg om te sê dat hier 'n probleem is nie - die gewone vereiste is ten minste vyf standaardafwykings. Maar dit beteken dat u die teorie presies maak en eksperimenteer en dat die ooreenkoms beter is, of dat u dit doen en jy kom agter: 'Wag 'n bietjie, wat was die drie sigmaspanning, is nou 'n vyf standaardafwykingspanning, en miskien het ons regtig bewyse vir nuwe fisika.' '

'N Plot van die Unitarity Triangle, 'n goeie toets van die standaardmodel, wat beperkings op die ρ, ¯ η¯ vlak toon. Die skadu-areas het 95% CL, 'n statistiese metode om boonste perke op modelparameters te stel. Krediet: A. Ceccucci (CERN), Z. Ligeti (LBNL) en Y. Sakai (KEK)

DeTar noem hierdie klein afwykings tussen teorie en eksperiment 'tergend'. 'Hulle vertel ons miskien iets.'

Gedurende die afgelope paar jaar het DeTar, Gottlieb en hul medewerkers die paaie van kwarks en antiquarks met al hoe groter resolusie gevolg terwyl hulle deur 'n agtergrondwolk van gluone en virtuele quark-antiquarkpare beweeg, soos presies deur QCD voorgeskryf. Die resultate van die berekening word gebruik om fisies betekenisvolle hoeveelhede soos deeltjie massas en verval te bepaal.

Een van die huidige moderne benaderings wat deur die navorsers toegepas word, gebruik die sogenaamde hoogs verbeterde verspringende kwark (HISQ) formalisme om interaksies tussen kwarks en gluone te simuleer. Op Frontera simuleer DeTar en Gottlieb tans 'n traliespasiëring van 0,06 femtometers (10 -15 meter), maar hulle nader vinnig hul uiteindelike doel van 0,03 femtometers, 'n afstand waar die traliesafstand kleiner is as die golflengte van die swaarste kwark , wat gevolglik 'n beduidende bron van onsekerheid uit hierdie berekeninge verwyder.

Elke verdubbeling van die resolusie vereis egter ongeveer twee ordes meer rekenaarkrag, wat 'n 0,05 femtometers rooster stewig plaas in die vinnig naderende 'exascale' regime.

"Die koste van berekeninge styg steeds namate u die traliespasiëring kleiner maak," het DeTar gesê. "Vir kleiner spasies van die tralies, dink ons ​​aan toekomstige Departement van Energie-masjiene en die Leadership Class Computing Facility [TACC se toekomstige stelsel vir beplanning]. Maar ons kan nou klaarkom met ekstrapolasies."

Die abnormale magnetiese oomblik van die Muon en ander uitstaande geheimenisse

Onder die verskynsels wat DeTar en Gottlieb aanpak, is die abnormale magnetiese moment van die muon (in wese 'n swaar elektron) - wat in die kwantumveldteorie ontstaan ​​uit 'n swak wolk van elementêre deeltjies wat die muon omring. Dieselfde soort wolk beïnvloed deeltjiebederf. Teoretici glo dat nog onontdekte elementêre deeltjies moontlik in daardie wolk kan wees.

'N Groot internasionale samewerking genaamd die Muon g-2 Theory Initiative het onlangs die huidige status van die Standard Model-berekening van die muon se anomale magnetiese moment hersien. Hul resensie verskyn in Fisikaverslae in Desember 2020. DeTar, Gottlieb en verskeie van hul medewerkers van Fermilab Lattice, HPQCD en MILC tel onder die mede-outeurs. Hulle vind 'n 3,7 standaardafwykingsverskil tussen eksperiment en teorie.

". die prosesse wat in die vroegste geval van die heelal belangrik was, behels dieselfde interaksies waarmee ons hier werk. Dus, die raaisels waarmee ons in die mikrokosmos probeer oplos, kan heel moontlik antwoorde gee op die raaisels van die kosmologiese skaal ook. '

Carleton DeTar, professor in fisika, Universiteit van Utah Alhoewel sommige dele van die teoretiese bydraes met uiterste akkuraatheid bereken kan word, is die hadroniese bydraes (die klas subatomiese deeltjies wat uit twee of drie kwarks bestaan ​​en deelneem aan sterk interaksies) die moeilikste te bereken en is verantwoordelik vir byna al die teoretiese onsekerhede. Rooster QCD is een van twee maniere om hierdie bydraes te bereken.

"Die eksperimentele onsekerheid sal binnekort verminder word met tot 'n faktor van vier deur die nuwe eksperiment wat tans op Fermilab uitgevoer word, en ook deur die toekomstige J-PARC-eksperiment," het hulle geskryf. "Dit en die vooruitsigte om die teoretiese onsekerheid in die nabye toekoms verder te verminder. Maak hierdie hoeveelheid een van die mees belowende plekke om na bewyse van nuwe fisika te soek."

Gottlieb, DeTar en medewerkers het die hadroniese bydrae tot die anomale magnetiese moment met 'n presisie van 2,2 persent bereken. "Dit gee ons vertroue dat ons korttermyn doel om 'n presisie van 1 persent op die hadroniese bydrae tot die muon anomale magnetiese oomblik te bereik, nou realisties is," het Gottlieb gesê. Hulle hoop om 'n paar jaar later 'n presisie van 0,5 persent te behaal.

Ander 'tergende' wenke van nuwe fisika behels metings van die verval van B-mesone. Daar kom verskillende eksperimentele metodes tot verskillende resultate. "Die vervalseienskappe en mengsels van die D- en B-mesone is van kritieke belang vir 'n akkurater bepaling van verskeie van die minste bekende parameters van die standaardmodel," het Gottlieb gesê. "Ons werk is om die bepalings van die massas van die op, af, vreemde, sjarme en onderste kwarke te verbeter en hoe dit onder swak verval meng." Die vermenging word beskryf deur die sogenaamde CKM-mengmatriks waarvoor Kobayashi en Maskawa die Nobelprys vir Fisika in 2008 gewen het.

Die antwoorde wat DeTar en Gottlieb soek, is die belangrikste in die wetenskap: waarvan is materie gemaak? En waar kom dit vandaan?

"Die heelal is op baie maniere baie verbonde," het DeTar gesê. "Ons wil verstaan ​​hoe die heelal begin het. Die huidige begrip is dat dit met die oerknal begin het. En die prosesse wat belangrik was in die vroegste geval van die heelal, het dieselfde interaksies as waarmee ons hier werk. raaisels wat ons in die mikrokosmos probeer oplos, kan heel moontlik ook op die kosmologiese skaal antwoorde bied op die raaisels. '


Dit is verbasend dat dit geen sin het om berekeninge te maak met die hoek wat deur voorwerpe onderdruk word nie. Hulle "blokkeer" nie bloot die lig van voorgrondvoorwerpe nie. Die heelal is subtieler as dit, en as u 'n sterrestelsel bespeur, kan u in die meeste gevalle redelik seker wees dat daar niks agter is nie, ten minste enigiets wat u sou kon sien as die sterrestelsel verwyder sou word.

Die feit dat twee voorwerpe langs dieselfde siglyn lê, is boonop 'n gelukkige toeval, wat help om die verste te sien as gevolg van die versterking van die swaartekraglens. Gewoonlik sal die agtergrondvoorwerp te flou wees om anders op te spoor. Hele Ph.D. tesis word jaarliks ​​geskryf as gevolg van hierdie buitengewone toevallighede. Sien hierdie pragtige beeld, die Horseshoe-lens, genoem, waar die beeld van 'n verre blou sterrestelsel, wat ver agter 'n rooi elliptiese voorgrond lê, nie net geblokkeer word nie, maar selfs versterk word:

Hierdie effek vind ook plaas by individuele sterre, en tans is teleskope nog nie in staat om die beelde in daardie geval op te los nie, maar ons kan steeds 'n toename in helderheid opspoor (dit is hoe baie buite-solare planente opgespoor word). Kyk na http://en.wikipedia.org/wiki/Microlensing. Daarbenewens maak tipiese dwarssnelhede van sterre onrealisties dat 'n ster 'n ander flouer vir baie tyd kan wegsteek.

'N Ander feit is dat sterrestelsels vir byna alle praktiese doeleindes deursigtig is. In die slegste scenario kan u dink, ten minste kan die verskillende rooi verskuiwings in die lyne onderskei tussen twee oorbelaste beelde. 'N Bekende voorbeeld is die sterrestelsel ngc7603. Twee voorgrondvoorwerpe met rooi verskuiwings

0.4 word deur die sterrestelsel self met rooi verskuiwing gesien

(Beeld van http://quasars.org/ngc7603.htm)

'N Ander bekende voorbeeld is Q2237 + 030 (bekend as "Huchra Lens" of "Einstein Cross"), 'n agtergrondkwasar wat deur die middel van 'n sterrestelsel gesien word. As 'n bykomende effek sien ons vier beelde van die agtergrondkwasar, danksy die grootste massa van die voorgrondstelsel wat as lens optree:

En uiteindelik is die beeld van 'n ster nie 'n klein sirkel nie, maar 'n diffuse vlek, in die ideale geval met dowwe ringe (die sogenaamde Lugtige afbrekingspatroon, selfs vir die HST onmoontlik), maar gewoonlik vervaag deur die atmosfeer en ruimtelik het die CCD-vlak deeglik uitgebrei. Daarom is dit so moeilik om Pluto se maan raak te sien. Nie as gevolg van die hoek wat die voorwerpe onderwerp nie, maar eerder as gevolg van tegniese optiese beperkings (en atmosferiese vervaag). In sommige gevalle het gesofistikeerde dekonvolusie-algoritmes toegelaat om addisionele voorwerpe te sien wat in die vaag beeld van die ster ingebed is. Dit is hoe drie planete rondom HR8977 gesien kan word, 'n ster van 140 ligjare weg:

Die sone van vermyding is slegs 'n ergernis as u data van 'n bepaalde voorwerp in 'n bepaalde golflengte-interval wil hê, maar dit is nie belangrik vir ons begrip van die heelal nie, aangesien die heelal op groot skale homogeen en isotroop is. Dink ook daaraan dat, as ons nie beperk tot die klein gedeelte van die spektrum wat sigbare lig genoem word nie, die sone van vermyding nie so sleg is as wat dit lyk nie. Ek is steeds verbaas oor hierdie infrarooi film van sterre wat om die sentrale swart gat in ons sterrestelsel wentel, wat direk deur die vermydingsgebied gekyk is:

'N Groot vordering word ook gemaak met gamma- en röntgenopspoorders. Dit is nie heeltemal onrealisties om te dink dat daar in die toekoms neutrino-teleskope sal wees wat dieselfde resolusie as die huidige optiese instrumente behaal nie (radiosterrekunde met optiese resolusie was aan die begin 'n fantasie). Dit sal nuwe streke onthul, byvoorbeeld om direk na die middelpunt van die son te kyk.


Hoeveel van die heelal is subatomies? - Sterrekunde

Kyk na die melkweg op 10 miljoen ligjare van die aarde af. Beweeg dan in opeenvolgende orde deur die ruimte na die aarde totdat u 'n hoë eikeboom bereik net buite die geboue van die National High Magnetic Field Laboratory in Tallahassee, Florida. Begin daarna van die werklike grootte van 'n blaar na 'n mikroskopiese wêreld wat blaarwand, die celkern, chromatien, DNA en uiteindelik in die subatomiese heelal van elektrone en protone openbaar.

Nadat die tutoriaal heeltemal afgelaai is, sal 'n stel pyle verskyn wat die gebruiker in staat stel om die siggrootte in die handmatige modus te vergroot of te verlaag. Klik op die Auto-knoppie om na die outomatiese modus terug te keer.

AANDAG!
Secret Worlds: The Universe Within is nou beskikbaar as Windows-skermbeveiliging wat op dieselfde manier werk as die handleiding. Koop die sagteware nou by die Molecular Expressions Store.
-->

Let op hoe elke prentjie eintlik 'n beeld is van iets wat tien keer groter of kleiner is as die voorafgaande of daaropvolgende. Die nommer wat regs onder net onder elke prentjie verskyn, is die grootte van die voorwerp in die prentjie. Links onder is dieselfde nommer geskryf in magte van tien, of eksponensiële notasie. Eksponensiële notasie is 'n maklike manier vir wetenskaplikes om baie groot of baie klein getalle te skryf. Vergelyk byvoorbeeld die grootte van die aarde met die grootte van 'n plantsel, wat 'n triljoen keer kleiner is:

Aarde = 12,76 x 10 +6 = 12,760,000 meter breed
(12,76 miljoen meter)

Plantsel = 12,76 x 10-6 = 0,00001276 meter breed
(12,76 miljoenstes van 'n meter)

Wetenskaplikes ondersoek dinge op spesifieke maniere deur 'n kombinasie van baie gesofistikeerde toerusting, alledaagse instrumente en baie onwaarskynlike instrumente te gebruik. Sommige verskynsels wat wetenskaplikes wil waarneem, is so klein dat hulle 'n vergrootglas of selfs 'n mikroskoop benodig. Ander dinge is so ver weg dat 'n kragtige teleskoop gebruik moet word om dit te sien. Dit is belangrik om die grootte van die dinge wat ons bestudeer te verstaan ​​en te kan vergelyk. Besoek ons ​​Perspectives: Powers of 10 aktiwiteit webwerf vir meer inligting oor die relatiewe grootte van dinge.

Opmerking: - Die reeks beelde in hierdie handleiding is geoptimaliseer vir maksimum visuele impak. Vanweë die feit dat diskrete eksponensiële inkremente nie altyd die gemaklikste interval is om hierdie konsep te illustreer nie, het ons kunstenaars en programmeerders in sommige gevalle dimensionele benaderings gemaak. As gevolg daarvan weerspieël die relatiewe grootte en posisie van verskeie voorwerpe in die tutoriaal hierdie feit.

Die oorspronklike konsep onderliggend aan hierdie tutoriaal is gevoer deur die Nederlandse ingenieur en opvoeder Kees Boeke, wat eers kragte gebruik het om groot getalle te visualiseer in 'n publikasie van 1957 getiteld "Cosmic View, the Universe in 40 Jumps". Enkele jare later, in 1968, het die argitek Charles Eames, saam met sy vrou Ray, 'n "rowwe skets" -film van dieselfde konsep gerig en uiteindelik die werk (getiteld die "Powers of Ten") met die hulp van Philip Morrison in 1977 voltooi. Ander noemenswaardige bydraers tot hierdie poging is onder andere Philip se vrou Phylis, wat gehelp het met die vertaling van die konsep in verskeie pragtig geïllustreerde boeke wat tans nog by die boekhandelaars beskikbaar is.

Koop Nikon se Small World 2017-kalender - Die Nikon Small World 2017-kalender is in volkleur gedruk op 8,5 x 11 halfglanspapier en spiraalvormig om aan die muur te monteer. In die kalender is die top 20 pryswenners en miniatuurfoto's van al die 15 eerbewyse ingesluit. Wen inskrywings het neurone, Quantum Dot-kristalle, plantweefsels en vesels, selle in kweek, geherkristalliseerde chemikalieë, dierweefselafdelings, 'n lintwurm en verskeie mikroskopiese ongewerweldes ingesluit. Vanjaar se wedstryd het deelnemers uit meer as 50 lande, sowel as 'n verskeidenheid akademiese en professionele vakgebiede, gelok. Wenners is afkomstig van chemie, biologie, materiaalnavorsing, plantkunde en biotegnologie.

David A. Hahn, Christopher A. Burdett en Michael W. Davidson - National High Magnetic Field Laboratory, 1800 East Paul Dirac Dr., The Florida State University, Tallahassee, Florida, 32310.


Burgerruimte: hoe om die heelal te bestudeer sonder om die huis te verlaat

Sterrekunde word nie veel meer prakties as om jou eie radioteleskoop te bou nie. 'N Netwerk van burgerwetenskaplikes help NASA om radio-emissies van Jupiter en die son te bestudeer met behulp van 'n $ 125 radioteleskoopstel van NASA. Wanneer gelaaide subatomiese deeltjies in die Jupiter-atmosfeer deur die magneetveld van die planeet beweeg, versnel die veld die deeltjies op so 'n manier dat dit radiogolwe uitstraal wat op die aarde opgespoor kan word. Trouens, NASA-wetenskaplikes het ontdek hoe om Jupiter se rotasie op te spoor op grond van die tydsberekening van die radio-uitstoot. Kyk na die webwerf van die program om te leer hoe om 'n sarsie te herken en te ontleed, en gebruik die sagteware van die kit om sarsies van Jupiter te voorspel en die intensiteit van sarsies oor tyd te bepaal.

GLOBE in die nag

Ligbesoedeling maak sterrekyk moeilik, veral in stedelike gebiede. Dit bied 'n groot uitdaging vir sterrekundiges en kan selfs wild soos vlermuise ook benadeel.

Die GLOBE at Night-program probeer wêreldwyd ligbesoedeling meet. Om te help, moet u net u lengte- en breedtegraad vind ('n maklike taak in hierdie era van Google Maps en GPS vir slimfone), en afhangende van u ligging, vind die konstellasies Orion, Leo of Crux. Let op hoe helder die konstellasie tussen 20 en 22 uur plaaslike tyd is, en vergelyk dit met die groottekaart van die program. Rapporteer u waarneming en vergelyk dit met ligbesoedeling elders in die wêreld.

Laai die Loss of the Night-toepassing vir Android af om die werk vinniger en eenvoudiger te maak. Die toepassing bied 'n pyltjie om na 'n verwysingsster te wys, en dit stuur u data anoniem aan GLOBE at Night. Apple-gebruikers kan deelneem aan 'n ander, maar verwante projek via die Dark Sky Meter-app, wat 'n foto van iets donker, soos die binnekant van 'n sak, vergelyk met 'n foto van jou naghemel om die helderheid van die lug te bereken. Dit kan dan u data by die International Dark Sky Association indien.

Hallo

U kan NASA se wetenskaplike doelstellings rig sonder om u rekenaar te verlaat. Die HiWish-projek nooi lede van die publiek uit om teikens vir die HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment) beeldstelsel aan boord van die Mars Reconnaissance Orbiter te kies. Blaai deur die projek se argief met gedetailleerde kleurbeelde van die Marslandskap, waarvan baie in stereopare is en u outydse 3D-bril gereed het. Make sure to check out the list of pending suggestions so you know which areas of Mars interest other citizen scientists, then create an account and suggest an area or feature that interests you. There are no guarantees you'll get the images you ask for, but you can improve your odds by backing up your suggestion with a good argument.

Zooniverse

You need only a computer and some free time to get involved in some real space science with Zooniverse, a suite of projects built around the same basic concept: Volunteer citizen scientists work through thousands of images to find and identify interesting features. For instance, you can classify features on the lunar surface with Moon Zoo or NASA's Lunar Impacts project, map the Martian landscape with Planet Four or NASA's Be a Martian project, detect and track solar storms with Solar Stormwatch, search for exoplanets with Planet Hunters, or spot newly forming stars in our galaxy with The Milky Way Project.

Ask Your Own Questions

If you want to ask your own scientific questions, you may not need to build anything or design your own experiment. Many of these projects offer access to thousands of images of the surface of Mars, the heart of the Milky Way, and distant galaxies radio JOVE and GLOBE at Night both offer access to the observations of other participants. You could study changes, geographical patterns, or seasonal variations in light pollution, or you could be the first to spot an interesting pattern in Jupiter's radio emissions. Additionally, the MY NASA DATA (Mentoring and inquirY using NASA Data for Atmospheric and earth science for Teachers and Amateurs) program has a plethora of raw information on patterns in atmospheric radiation, Earth's weather patterns and variation in temperature over time, solar activity, and other phenomena.


Hexaquarks, condensed

Immediately following that event, the universe was a cooling sea of subatomic particles, "a big pot of soup with quarks," Bashkanov said.

Bashkanov and co-author, University of York professor Daniel Watts, said in this new study that, during this super early period of the universe, d-star hexaquarks could have cooled and expanded into what is known as a Bose-Einstein kondensaat (BEC).

A BEC is an exotic, fifth state of matter that forms when a cloud of atoms or subatomic particles cools to temperatures approaching absolute zero, or 0 Kelvin (minus 459.67 degrees Fahrenheit, or minus 273.15 degrees Celsius). At these extreme temperatures, the particles (or atoms) clump together into a single entity that can be described by a wave function. In other words, the particles coalesce and behave like a single particle (or atom).

While hexaquarks decay quickly in a lab, Bashkanov explained that they are much more stable and long-lasting within a neutron star and, the researchers think, possibly also in a BEC.

So, as Bashkanov explained, the scientists think that, shortly after the universe began with the Big Bang, hexaquarks could have condensed into a BEC &mdash and that unique BEC could be dark matter.

"Our first calculations indicate that condensates of d-stars are a feasible new candidate for dark matter, and this new possibility seems worthy of further, more detailed investigation," Watts said in a statement. "The result is particularly exciting since it doesn't require any concepts that are new to physics."

This early work hasn't solved the dark matter question for good. But Watts and Bashkanov plan to continue studying hexaquarks to better understand the strange particles and further explore whether they really could be good candidates for dark matter.

As Bashkanov explained, the researchers going forward will perform experiments to study the properties of hexaquarks, like their size and how they interact with both other hexaquarks and normal, or nuclear matter (protons and neutrons inside a nucleus). While the researchers said (as they explored in this paper) that hexaquarks could condense into a BEC, they hope to show that this is true through further study and experimentation.

This work was published Feb. 12 in the Journal of Physics G Letters.

Editor's Note: A correction was made to show that the universe is likely made up of 27 percent dark matter and that hexaquarks are bosons.

All About Space magazine takes you on an awe-inspiring journey through our solar system and beyond, from the amazing technology and spacecraft that enables humanity to venture into orbit, to the complexities of space science.View Deal

Join our Space Forums to keep talking space on the latest missions, night sky and more! And if you have a news tip, correction or comment, let us know at: [email protected]

Researchers think that a newly identified subatomic particle may have formed the universe's dark matter right after the Big Bang, approximately 13.8 billion years ago.

Did this newfound particle form the universe's dark matter? : Read more

This report appears to have some experimental means of verification. "Now, in a new study, nuclear physicists have suggested that dark matter could be made from a newly identified particle: the d-star hexaquark. This early work hasn't solved the dark matter question for good. But Watts and Bashkanov plan to continue studying hexaquarks to better understand the strange particles and further explore whether they really could be good candidates for dark matter. As Bashkanov explained, the researchers going forward will perform experiments to study the properties of hexaquarks, like their size and how they interact with both other hexaquarks and normal, or nuclear matter (protons and neutrons inside a nucleus). While the researchers said (as they explored in this paper) that hexaquarks could condense into a BEC, they hope to show that this is true through further study and experimentation."

Recently axions were proposed as a dark matter solution too, https://www.livescience.com/axion-found-in-weyl-semimetal.html

The search continues now with the d-star hexaquark, "Despite many decades of study the physical origin of "dark matter" in the Universe remains elusive. In this letter we calculate the properties of a completely new dark matter candidate - Bose-Einstein condensates formed from a recently discovered bosonic particle in the light-quark sector, the d∗(2380) hexaquark. In this first study, we show stable d∗(2380) Bose-Einstein condensates could form in the primordial early universe, with a production rate sufficiently large that they are a plausible new candidate for dark matter. Some possible astronomical signatures of such dark matter are also presented. ", ref https://arxiv.org/abs/2001.08654
WIMPS are proposed too, https://phys.org/news/2013-02-scientists-breakthroughs-dark-matter-mystery.html There are some important observations supporting dark matter in astronomy, this report said "The dark matter theory was born 80 years ago when Swiss astrophysicist Fritz Zwicky discovered that there was not enough mass in observable stars or galaxies to allow the force of gravity to hold them together."

Holding spiral galaxies together is critical for the long time scales used in the Big Bang model of origins.