Gre za enega najbolj slavnih in obenem najbolj sramotnih problemov v fiziki. Leta 1998 (torej tedaj, ko sem se jaz vpisoval na faks) so astronomi odkrili, da se vesolje širi s čedalje večjo hitrostjo. Ta fenomen še vedno nima razlage. Do tedaj so vsi mislili, da se hitrost širjenja vesolja po velikem poku upočasnjuje. "Teoretiki se pri iskanju smiselne razlage še vedno opotekajo naokrog," pravi kozmologinja Katherine Freese iz Univerze Michigan. "Vsi upamo, da nam bodo prihajajoča opazovanja supernov ali gruč galaksij, oziroma ostalih reči dala več sledi."
En predlog je, da je za to odgovorna neka lastnost praznega prostora - kozmologi to imenujejo temna energija. Vendar so dozdaj vsi poskusi, da bi "ujeli" to zverino klavrno propadli. Možno je tudi, da bi bilo potrebno popraviti Einsteinovo teorijo splošne relativnosti. "Področje je še vedno široko odprto," pravi Freesova.
En predlog je, da je za to odgovorna neka lastnost praznega prostora - kozmologi to imenujejo temna energija. Vendar so dozdaj vsi poskusi, da bi "ujeli" to zverino klavrno propadli. Možno je tudi, da bi bilo potrebno popraviti Einsteinovo teorijo splošne relativnosti. "Področje je še vedno široko odprto," pravi Freesova.
10. Kuiperjeva pečina
Če bi odpotovali v skrajne predele našega sončnega sistema, v zaledenele puščave onkraj Plutona (če ste pozabili je bil Pluton do leta 2006 zadnji, 9. planet našega osončja, potem pa je neslavno izgubil ta status) bi zagledali nekaj neobičajnega. Iz Kuiperjevega pasu - območja, posejanega z ledenimi skalami - boste nenadoma prešli v prazno vesolje.
Astronomi to mejo imenujejo Kuiperjeva pečina, ker gostota vesoljskih skal za njo tako drastično upade. Kaj je ustvarilo to "pečino"? Zgleda, da bi lahko bil edini odgovor 10. planet (oziroma po novem 9. planet!). To bi moral biti masiven objekt, velik tako kot Zemlja ali Mars, da bi lahko to območje tako temeljito počistil vesoljskih razbitin.
Dokazi za obstoj "planeta X" so mamljivi, pravi Alan Stern, astronom iz Southwest Research Institute v ZDA. A čeprav izračuni kažejo, da bi lahko takšno nebesno telo razložilo obstoj Kuiperjeve pečine, dozdaj še nihče ni videl tega opevanega planeta X.
Za to obstaja dober razlog. Kuiperjev pas je preprosto tako daleč stran, da je grozno težko dobiti dostojen vpogled v to območje. Morali bi iti tja in se dobro razgledati, preden bi lahko rekli karkoli konkretnega o tem področju. Na to pa bomo morali počakati še vsaj nekaj let. Nasine vesoljske sonde New Horizons so se leta 2006 odpravile raziskati prav to zadevo. Do Plutona bodo prispele šele leta 2015. Torej nas čakajo še zanimiva odkritja!
11. Signal Wow
Prišel je iz vesolja in je bil dolg 37 sekund. 15 avgusta 1977 je tako osupnil astronoma Jerryja Ehmana (tedaj na Ohio State University, ZDA), da je na računalniški izpis univerzitetnega radijskega teleskopa Big Ear zraven signala zapisal "Wow!". 32 let pozneje še vedno nihče ne ve, kaj je povzročilo ta signal. "Še vedno čakam na dokončno razlago, ki bo imela smisel," pravi Ehman.
Pulz sevanja, ki je prišel iz smeri ozvezdja Strelec, je bil omejen na ozko območje radijskih frekvenc okrog 1420 megahertzov. Ta frekvenca je del radijskega spektra v katerem je z mednarodnim dogovorom prepovedano vsakršno oddajanje. Naravni viri sevanja, kot so termalne emisije planetov običajno pokrijejo veliko širše območje frekvenc. Kaj je torej povzročilo signal?
Najbližja zvezda v tej smeri je oddaljena 220 svetlobnih let. Če je signal prišel od tam, bi moral biti posledica precej močnega astronomskega dogodka - ali pa je razlog mogoče napredna izvenzemeljska civilizacija, ki je uporabila osupljivo velik in močan oddajnik?
Dejstvo, da stotine poznejših pregledov istega koščka neba ni odkrilo ničesar podobnega signalu Wow, še ne pomeni, da niso za njim stali vesoljci. Ko premislite o dejstvu, da teleskop Big Ear v določenem trenutku pokriva samo eno milijoninko neba in da bi vesoljski oddajnik oddajal tudi v podobno majhen del neba, potem so možnosti, da znova odkrijete signal skrajno majhne.
Drugi verjamejo, da je za vsem skupaj kakšna dolgočasna razlaga. Dan Wertheimer, vodja znanstvenikov pri projektu SETI@home project pravi, da je signal Wow skoraj gotovo "onesnaženje" - radijska interferenca iz oddajnikov na Zemlji. "Videli smo veliko podobnih signalov in za vse te signale se je vedno izkazalo, da so posledica interference," pravi. Razprava se nadaljuje.
12. Ne tako konstantne konstante
Leta 1997 je astronom John Webb iz Univerze New South Wales v Sidneyu preučil svetlobo, ki je na Zemljo prispela iz oddaljenih kvazarjev (vrsta oddaljenih in zelo eksotičnih galaksij). Na svoji 12 milijard let dolgi poti je svetloba prečkala medzvezdne oblake kovin, kot so železo, nikelj in krom, in raziskovalci so opazili, da so ti atomi vpili nekatere fotone svetlobe iz kvazarjev - vendar ne tistih, katere so pričakovali.
Če so opazovanja pravilna, je edina smiselna razlaga ta, da je imela fizikalna konstanta, ki se imenuje konstanta fine strukture ali alfa, v preteklosti drugačno vrednost.
Ampak to je herezija. Alfa je izjemno pomembna konstanta, ki določa, kako svetloba interagira z snovjo - in se ne bi smela spreminjati. Njena vrednost je med drugim odvisna od naboja elektrona, hitrosti svetlobe in Planckove konstante. Bi se lahko ena izmed teh reči resnično spremenila?
Nihče v svetu fizike ni hotel verjeti Webbovim meritvam. Webb in njegova ekipa se že leta trudijo najti napako v svojih rezultatih. Vendar jim dozdaj to ni uspelo.
Rezultati Webba pa niso edini, ki predlagajo, da nekaj manjka v našem razumevanju konstante alfa. Nedavna analiza edinega znanega naravnega jedrskega reaktorja, ki je bil aktiven pred okrog 2 milijardami let, na kraju, ki je danes znan kot Oklo (Gabon, Afrika), prav tako nakazuje, da se je nekaj spremenilo v načinu, kako svetloba interagira s snovjo.
Razmerje nekaterih radioaktivnih izotopov, ki nastanejo v takšnem reaktorju, je odvisno od alfe. Zato preučevanje produktov cepljenja, ki so ostali kot posledica jedrskih reakcij, omogoča določanje vrednosti konstante v preteklosti. S to metodo je Steve Lamoreaux s svojimi sodelavci v Los Alamos National Laboratory (ZDA) pokazal, da se je alfa v zadnjih 2 milijardah let morda zmanjšala za več kot 4-odstotke.
Mnogi fiziki so trdno prepričani, da do spremembe v alfi ni moglo priti. Patrick Petitjean, astronom iz Institute of Astrophysics v Parizu, je s svojo ekipo preučil svetlobo kvazarja, ki jo je zaznal teleskop Very Large Telecsope (VLT) v Čilu. Pri tem ni našel nobenega dokaza, da se je alfa spremenila. Vendar Webb, ki sedaj pregleduje meritve VLT-ja, pravi, da potrebujejo bolj kompleksne analize, kot so jih izvedli francozi. Webbova ekipa sedaj dela na tej zadevi in bo mogoče kmalu razrešila stvar. "Težko je reči, kako dolgo bo to trajalo," pravi član ekipe Michael Murphy iz Univerze Cambridge. Konstantnost konstante alfa je torej še vedno na tapeti.
13. Hladna fuzija
Po večletnem zatišju se je vrnila. Hladna fuzija dejansko nikoli ni povsem odšla iz glav raziskovalcev. V desetletnem obdobju po letu 1989 so laboratoriji ameriške vojske izvedli več kot 200 eksperimentov, da bi preučili, če jedrske reakcije zlivanja (fuzija), ki ustvarijo več energije, kot jo porabijo - kar se zaenkrat dogaja le v notranjosti zvezd - lahko potekajo pri sobni temperaturi. Številni raziskovalci so v tem času razglasili, da verjamejo v možnost hladne fuzije, ki jo glavnina fizikov smatra za popolnoma nemogočo neumnost.
Z nadzorovano hladno fuzijo bi številni energetski problemi našega sveta v trenutku izpuhteli. Ameriško ministrstvo za energijo je leta 1989, po podrobnem pregledu dokazov sporočilo, da so rezultati oziroma dokazi za možnost hladne fuzije, ki sta jih tistega leta objavila fizika Martin Fleischmann in Stanley Pons iz Univerze Utah, neponovljivi in torej verjetno napačni.
Osnovna trditev "hladnofuzistov" je, da namakanje paladijevih elektrod v težko vodo - pri čemer se kisik združi v vodikovim izotopom devterijem - lahko sprosti velike količine energije. Priklop elektrod na napetost naj bi omogočil devterijevim jedrom, da potujejo na paladijevo elektrodo, kjer naj bi presegla naravno odbojnost in se združila s paladijevimi jedri. Hudič je, ker je fuzija pri sobni temperaturi po vseh veljavnih znanstvenih teorijah povsem nemogoča.
To ni pomembno, pravi David Nagel, inženir na George Washington University. Trajalo je 40 let, da smo lahko razložili superprevodnike, zato ni razloga, da bi kar odpisali hladno fuzijo. "Eksperimentalni dokazi so neprebojni," pravi. "Ne morete jih zanikati".
Dokazi za obstoj "planeta X" so mamljivi, pravi Alan Stern, astronom iz Southwest Research Institute v ZDA. A čeprav izračuni kažejo, da bi lahko takšno nebesno telo razložilo obstoj Kuiperjeve pečine, dozdaj še nihče ni videl tega opevanega planeta X.
Za to obstaja dober razlog. Kuiperjev pas je preprosto tako daleč stran, da je grozno težko dobiti dostojen vpogled v to območje. Morali bi iti tja in se dobro razgledati, preden bi lahko rekli karkoli konkretnega o tem področju. Na to pa bomo morali počakati še vsaj nekaj let. Nasine vesoljske sonde New Horizons so se leta 2006 odpravile raziskati prav to zadevo. Do Plutona bodo prispele šele leta 2015. Torej nas čakajo še zanimiva odkritja!
11. Signal Wow
Prišel je iz vesolja in je bil dolg 37 sekund. 15 avgusta 1977 je tako osupnil astronoma Jerryja Ehmana (tedaj na Ohio State University, ZDA), da je na računalniški izpis univerzitetnega radijskega teleskopa Big Ear zraven signala zapisal "Wow!". 32 let pozneje še vedno nihče ne ve, kaj je povzročilo ta signal. "Še vedno čakam na dokončno razlago, ki bo imela smisel," pravi Ehman.
Pulz sevanja, ki je prišel iz smeri ozvezdja Strelec, je bil omejen na ozko območje radijskih frekvenc okrog 1420 megahertzov. Ta frekvenca je del radijskega spektra v katerem je z mednarodnim dogovorom prepovedano vsakršno oddajanje. Naravni viri sevanja, kot so termalne emisije planetov običajno pokrijejo veliko širše območje frekvenc. Kaj je torej povzročilo signal?
Najbližja zvezda v tej smeri je oddaljena 220 svetlobnih let. Če je signal prišel od tam, bi moral biti posledica precej močnega astronomskega dogodka - ali pa je razlog mogoče napredna izvenzemeljska civilizacija, ki je uporabila osupljivo velik in močan oddajnik?
Dejstvo, da stotine poznejših pregledov istega koščka neba ni odkrilo ničesar podobnega signalu Wow, še ne pomeni, da niso za njim stali vesoljci. Ko premislite o dejstvu, da teleskop Big Ear v določenem trenutku pokriva samo eno milijoninko neba in da bi vesoljski oddajnik oddajal tudi v podobno majhen del neba, potem so možnosti, da znova odkrijete signal skrajno majhne.
Drugi verjamejo, da je za vsem skupaj kakšna dolgočasna razlaga. Dan Wertheimer, vodja znanstvenikov pri projektu SETI@home project pravi, da je signal Wow skoraj gotovo "onesnaženje" - radijska interferenca iz oddajnikov na Zemlji. "Videli smo veliko podobnih signalov in za vse te signale se je vedno izkazalo, da so posledica interference," pravi. Razprava se nadaljuje.
12. Ne tako konstantne konstante
Leta 1997 je astronom John Webb iz Univerze New South Wales v Sidneyu preučil svetlobo, ki je na Zemljo prispela iz oddaljenih kvazarjev (vrsta oddaljenih in zelo eksotičnih galaksij). Na svoji 12 milijard let dolgi poti je svetloba prečkala medzvezdne oblake kovin, kot so železo, nikelj in krom, in raziskovalci so opazili, da so ti atomi vpili nekatere fotone svetlobe iz kvazarjev - vendar ne tistih, katere so pričakovali.
Če so opazovanja pravilna, je edina smiselna razlaga ta, da je imela fizikalna konstanta, ki se imenuje konstanta fine strukture ali alfa, v preteklosti drugačno vrednost.
Ampak to je herezija. Alfa je izjemno pomembna konstanta, ki določa, kako svetloba interagira z snovjo - in se ne bi smela spreminjati. Njena vrednost je med drugim odvisna od naboja elektrona, hitrosti svetlobe in Planckove konstante. Bi se lahko ena izmed teh reči resnično spremenila?
Nihče v svetu fizike ni hotel verjeti Webbovim meritvam. Webb in njegova ekipa se že leta trudijo najti napako v svojih rezultatih. Vendar jim dozdaj to ni uspelo.
Rezultati Webba pa niso edini, ki predlagajo, da nekaj manjka v našem razumevanju konstante alfa. Nedavna analiza edinega znanega naravnega jedrskega reaktorja, ki je bil aktiven pred okrog 2 milijardami let, na kraju, ki je danes znan kot Oklo (Gabon, Afrika), prav tako nakazuje, da se je nekaj spremenilo v načinu, kako svetloba interagira s snovjo.
Razmerje nekaterih radioaktivnih izotopov, ki nastanejo v takšnem reaktorju, je odvisno od alfe. Zato preučevanje produktov cepljenja, ki so ostali kot posledica jedrskih reakcij, omogoča določanje vrednosti konstante v preteklosti. S to metodo je Steve Lamoreaux s svojimi sodelavci v Los Alamos National Laboratory (ZDA) pokazal, da se je alfa v zadnjih 2 milijardah let morda zmanjšala za več kot 4-odstotke.
Mnogi fiziki so trdno prepričani, da do spremembe v alfi ni moglo priti. Patrick Petitjean, astronom iz Institute of Astrophysics v Parizu, je s svojo ekipo preučil svetlobo kvazarja, ki jo je zaznal teleskop Very Large Telecsope (VLT) v Čilu. Pri tem ni našel nobenega dokaza, da se je alfa spremenila. Vendar Webb, ki sedaj pregleduje meritve VLT-ja, pravi, da potrebujejo bolj kompleksne analize, kot so jih izvedli francozi. Webbova ekipa sedaj dela na tej zadevi in bo mogoče kmalu razrešila stvar. "Težko je reči, kako dolgo bo to trajalo," pravi član ekipe Michael Murphy iz Univerze Cambridge. Konstantnost konstante alfa je torej še vedno na tapeti.
13. Hladna fuzija
Po večletnem zatišju se je vrnila. Hladna fuzija dejansko nikoli ni povsem odšla iz glav raziskovalcev. V desetletnem obdobju po letu 1989 so laboratoriji ameriške vojske izvedli več kot 200 eksperimentov, da bi preučili, če jedrske reakcije zlivanja (fuzija), ki ustvarijo več energije, kot jo porabijo - kar se zaenkrat dogaja le v notranjosti zvezd - lahko potekajo pri sobni temperaturi. Številni raziskovalci so v tem času razglasili, da verjamejo v možnost hladne fuzije, ki jo glavnina fizikov smatra za popolnoma nemogočo neumnost.
Z nadzorovano hladno fuzijo bi številni energetski problemi našega sveta v trenutku izpuhteli. Ameriško ministrstvo za energijo je leta 1989, po podrobnem pregledu dokazov sporočilo, da so rezultati oziroma dokazi za možnost hladne fuzije, ki sta jih tistega leta objavila fizika Martin Fleischmann in Stanley Pons iz Univerze Utah, neponovljivi in torej verjetno napačni.
Osnovna trditev "hladnofuzistov" je, da namakanje paladijevih elektrod v težko vodo - pri čemer se kisik združi v vodikovim izotopom devterijem - lahko sprosti velike količine energije. Priklop elektrod na napetost naj bi omogočil devterijevim jedrom, da potujejo na paladijevo elektrodo, kjer naj bi presegla naravno odbojnost in se združila s paladijevimi jedri. Hudič je, ker je fuzija pri sobni temperaturi po vseh veljavnih znanstvenih teorijah povsem nemogoča.
To ni pomembno, pravi David Nagel, inženir na George Washington University. Trajalo je 40 let, da smo lahko razložili superprevodnike, zato ni razloga, da bi kar odpisali hladno fuzijo. "Eksperimentalni dokazi so neprebojni," pravi. "Ne morete jih zanikati".
Ni komentarjev:
Objavite komentar