Største Mysterier: Hvad Forårsager Gravity?

{h1}

Videnskaben kan måle tyngdekraften, men dens kilde fjerner opdagelsen.

Redaktørens note: Vi bad flere forskere fra forskellige felter, hvad de troede var de største mysterier i dag, og så tilføjede vi et par, der også var vores tanker. Denne artikel er en af ​​15 i WordsSideKick.com's "Greatest Mysteries" -serien, der kører hver hverdag.

I de dybeste dybder rummer tyngdekraft på materiel til dannelse af galakser, stjerner, sorte huller og lignende. På trods af dens uendelige rækkevidde er tyngdekraften den vredeste af alle kræfter i universet.

Denne svaghed gør det også mest mystisk, da forskere ikke kan måle det på laboratoriet lige så nemt som de kan opdage dets effekter på planeter og stjerner. Afstødningen mellem to positivt ladede protoner er for eksempel 10 ^ 36 gange stærkere end tyngdekraftens træk mellem dem. Det er 1 efterfulgt af 36 nul mindre macho.

Fysikere ønsker at presse lidt gammel tyngdekraften ind i standardmodellen, hvor kronens juvelteori om moderne fysik forklarer tre andre grundlæggende kræfter i fysik, men ingen har lykkedes. Som en rund på en pool parti passer tyngdekraften ikke ind, når man bruger Einsteins relativitetsteori, hvilket kun forklarer tyngdekraften på store skalaer

"Gravity er helt forskellig fra de andre kræfter beskrevet af standardmodellen," sagde Mark Jackson, en teoretisk fysiker ved Fermilab i Illinois. "Når du laver nogle beregninger om små gravitationsinteraktioner, får du dumme svar. Matematikken virker simpelthen ikke."

Tyngdekraften

Tallene må ikke jibe, men fysikere har en anelse om tyngdekraftens usynlige gremliner: Tiny, massløse partikler kaldes gravitoner, der udstråler gravitationsfelter.

Hver hypotetisk smule trækker på hvert stykke materie i universet, så hurtigt som lysets hastighed tillader det. Men hvis de er så almindelige i universet, hvorfor har fysikere ikke fundet dem?

"Vi kan opdage masseløse partikler som fotoner bare fint, men gravitoner undgår os fordi de virker så svage med materie," siger Michael Turner, en kosmolog ved University of Chicago. "Vi ved simpelthen ikke, hvordan vi opdager en."

Turner er dog ikke despondent om menneskets søgen efter gravitoner. Han tror, ​​at vi i sidste ende vil forhindre et par af de irriterende partikler, der gemmer sig i skyggerne af mere let opdagede partikler.

"Hvad det virkelig kommer ned på er teknologi," sagde Turner.

Fysikere bruger ikke mekanisk troldmand til at opdage gravitoner endnu ikke. Indsatsen er i øjeblikket fokuseret på at bekræfte eksistensen af ​​Higgs boson, som er gravitons fjerntliggende fætterpartikel, der er ansvarlig for at give materie masse.

Find 'toilet'

Sheldon Glashow, vinder af Nobelprisen i 1979 i fysik, kaldte engang Higgs "toilet" af standardmodellen for partikelfysik.

Turner forklarede, at Glashow udgjorde begrebet, fordi Higgs udfører en væsentlig funktion: At holde standardmodellen fungerer, i det mindste på en intellektuel måde.

"Higgs er virkelig mere som en blikkenslager med tape, holder standardmodellen sammen," sagde Turner. "En stor del af ulempen af ​​det er alt sammen indpakket i Higgs."

Og med rette bemærker han, fordi det er nødvendigt at gøre de andre kræfter involveret i masser, som tyngdekraften, giver mening.

"Samtidig kan Higgs være frustrerende, fordi det ikke kaster meget lys på tyngdekraften," sagde Turner, idet man antager, at partiklen til sidst blev opdaget.

Hurtigere svar

At opdage unnvikende partikler som Higgs er noget som at rejse gennem tiden. Ved at bruge enorme maskiner til at whiz partikler tæt på lysets hastighed, så smadre dem sammen, ingeniører kan efterligne de utrolige energier, der er til stede i det tidlige univers.

Så tidligt i universets eksistens var partikler for energiske til at holde sammen og danne mere velkendte protoner, neutroner og lignende.

Tevatron, Fermilabs 4-mile-omkreds (6,3 km) partikelaccelerator, kan allerede have set Higgs i accelerator data, ifølge fysikernes weblogs. Men Turner sagde, at den nye Large Hadron Collider (LHC) omkring 17 miles (27 kilometer) under Frankrig og Schweiz klart burde bekræfte det inden for få år.

"Jeg tror, ​​det vil være et suk af lettelse, når Higgs er opdaget," sagde han. Vil partikelacceleratorer dog i sidste ende komme ud af en graviton?

Xavier Siemens, en gravitationsteoretiker ved University of Wisconsin Milwaukee, sagde, at tyngdekraften virker som en bølge, der skal ske først.

"Klassisk kan vi måle bølger, og bølger består af partikler," siger Siemens, som også er medlem af Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), der søger bølge-lignende tyngdekraften. Ved at opdage gravitationsbølger, ville der være grund til at foreslå gravitoner virkelig eksisterer, og begynde at finde det ud.

"På dette tidspunkt virker det som science fiction. Teoretisk set bør vi imidlertid opdage enkeltgravitoner," siger Siemens. "Men hvordan er det store spørgsmål."


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com