Приветствую всех. Как я уже сказал в прошлый раз, в этом посте я буду рассказывать про антиматерию. Без долгих прелюдий начнем.
Антиматерия состоит из античастиц: антипротонов, антиэлектронов (позитронов) и антинейтронов. Главным отличием от обычных частиц является то, что античастицы имеют противоположный заряд: антипротон имеет отрицательный заряд, антиэлектрон – положительный заряд. Что касается нейтрона и антинейтрона, хотя они оба изначально не имеют какого-либо заряда, у них все же есть различие. Антинейтрон имеет магнитный момент, противоположный магнитному моменту нейтрона.
Может показаться, что антиматерия – это такая же гипотетическая материя, как и темная, но это не так. Отдельные античастицы, из которых можно собрать атомы антиматерии, образуются в обычной природе, хотя и в очень малых количествах по сравнению с обычной материей. Согласно предположениям ученых, после большого взрыва должно было образоваться равное количество обеих материй. Однако при столкновении антиматерии с обычной материей происходит аннигиляция с выделением огромного количества чистой энергии. Из-за этого свойства, обе материи должны были аннигилировать и оставить после себя только энергию, так как материи было равное количество. Но на данный момент мы видим преобладание обычной для нас материи над антиматерией. Считается, что какой-то механизм оказал свое влияние, тем самым оставив в преобладании обычную материю.
Изучать антиматерию – довольно трудное и дорогостоящее занятие. Это связано со сложной добычей и хранением антиматерии. Антиматерию производят в ускорителях частиц:
"Для этого пучок высокоэнергетических протонов при помощи мощного ускорителя направляется на мишень, создавая таким образом беспорядочный поток осколков атомов. Мощные магниты выделяют из этого потока антипротоны, которые затем замедляют до очень низких скоростей и подвергаются действию позитронов, которые естественным образом излучает натрий-22. Если позитрон начинает обращаться вокруг антипротона, возникает атом антиводорода, ведь атом водорода состоит из одного протона и одного электрона"
– выдержка из книги «Физика невозможного» Митио Каку.
Производство не является единственной трудностью. Так как при столкновении с обычной материей антиматерия аннигилирует, их необходимо отгородить друг от друга. Этого достигают с помощью хранилища, внутри которого почти идеальный вакуум, а чтобы антиматерия не столкнулась со стенками хранилища, она удерживается магнитным полем, образуемого мощными магнитами, находящимися в состоянии сверхпроводимости.
Приветствую всех моих читателей. Возможно, вы хотя бы раз слышали о антивеществе. Что это и с чем его едят, я распишу в следующий раз. А сегодня расскажу о человеке, который предсказал существование антивещества и как он это сделал. Имя этому человеку – Поль Адриан Морис Дирак (1902-1984 гг):
К сожалению, Дирак не так известен широкой публике, несмотря на его достижения. Все знают про Шрёдингера, Эйнштейна, Бора, Ферми и многих других, но про Дирака мало кто слышал. Он был очень тихим и скромным. Он мало говорил, а если и говорил, то только рядовые слова типа «да» и «нет». Даже когда он узнал, что получит Нобелевскую премию, то подумывал отказаться от нее, не желая быть известным. На это ему сказали, что отказавшись от премии, он станет известнее, чем если просто примет ее. Родился Дирак в Англии. Его мать была британкой, а отец швейцарцем. Отец был учителем французского языка в школе, куда ходил Дирак, и строго следил за дисциплиной. Вполне возможно, что из-за отца он вырос настолько тихим, хотя есть предположение, что у него был синдром Аспергера. Кстати, также говорят, что у Ньютона тоже был синдром Аспергера. Люди с таким синдромом замкнуты, не умеют держать себя в обществе и возможно имеют выдающиеся математические способности, которыми Дирак и обладал. Вообще у Дирака с Ньютоном не мало общего, например, они оба сделали свои главные открытия в 20-х годах, оба были профессорами кафедры Лукаса в Кембридже и оба отлично знали математику. За свою жизнь Дирак сделал немало предположений на основе математических расчетов, и некоторые из них подтвердились. Я бы хотел расписать про них, но для этого нужны знания высшей математики, которых у меня нет. Поэтому пожалуй, напишу про волновое уравнение для электрона – самое главное его открытие, благодаря которому он в 1933 году получил Нобелевскую премию по физике. Это уравнение сейчас выбито на камне не далеко от могилы Ньютона:
В 1928 году Дирак опубликовал свою версию уравнения Шрёдингера. Он совместил его со специальной теорией относительности Эйнштейна и в процессе своей работы обнаружил, что общепринятая формула E=mc² не совсем правильная, так как в процессе вычислений приходится брать квадратный корень из определенной величины. При выходе из-под корня выражение получает неопределенный знак плюс или минус, а значит правильнее будет писать формулу так: E=+-mc². В этом случае приходилось допускать отрицательную энергию, которую в физике не выносят. Связано это с одной аксиомой, которая говорит, что все стремится к минимальному энергетическому состоянию. Если бы отрицательная энергия существовала, то все электроны рано или поздно провалились в состояние с бесконечно отрицательной энергией. Это означало бы, что теория Дирака нестабильна. Для решения этой проблемы Дирак ввел концепцию «Моря Дирака»(картинка сгенерирована нейросетью):
Она предполагала, что состояния с отрицательной энергией уже заняты электронами и, значит, другие электроны не могут провалиться в состояние с отрицательной энергией. Эти электроны в состояние с отрицательной энергией образовывали «Море Дирака», но когда гамма-квант сталкивается с электроном, находящимся в этом море, то выталкивает его в состояние с положительной энергией. И в море среди отрицательных электронов образуется дыра, которая ведет себя как антиэлектрон (позитрон). Через несколько лет Карл Андерсон обнаружил антиэлектрон, тем самым подтвердив предположение Дирака.
Мы постарались сделать каждый город, с которого начинается еженедельный заед в нашей новой игре, по-настоящему уникальным. Оценить можно на странице совместной игры Torero и Пикабу.
Не так давно, я как любитель логики, узнал о существовании логики диалектической. И я подумал, если этот вид логики работает в большинстве научных явлений, то почему бы не воспользоваться ей для выявления некоторых астрономических тайн!
Для ЛЛ, кому лень читать, есть видео на моём ютуб канале:
Итак, начнём! )
Для начала, давайте определимся, что такое диалектическая логика и из каких элементов она состоит (Рис. 1)?
Рис. 1. - 3 закона диалектической логики.
Первый закон о единстве и борьбе противоположностей легко понять на примере магнита (рис. 2). Ведь у магнита всегда будут два противоположных полюса, имеющих разные направления магнетизма (да простят меня физики, если выразился не очень научно). И если мы будем группировать их на подобные и разные полюсы и сталкивать с другими магнитами, то они будут либо притягиваться, либо отталкиваться. Однако, если мы возьмём продолговатый магнит и разрежем его надвое (причём не важно, вдоль или поперёк), у него по прежнему будут два полюса.
Рис. 2. Магнит
Второй закон о переходе количественного в качественное, проще представить в виде снежной шапки на вершине горы, которая по снежинке накапливает критическую массу и в результате скачкообразного перехода, превращается в лавину (рис. 3).
Рис. 3. Лавина
Третий закон диалектической логики самый сложноописуемый, но тем не менее, попробую объяснить и его суть. Возьмём, к примеру, зерно (рис. 4), если мы посадим его в землю, то из зерна появится проросток, который отрицая свою предыдущую суть, превратится в побег, который отрицая свою суть ростка, превратится во взрослое растение, которое в конечном итоге, приобретя опыт, стойкость к окружающему миру, даст ещё более качественное зерно, которое уже будет отрицать предыдущее растение, неся в себе новые качества улучшенной версии самого себя, например более стойкое к заморозкам, чем предыдущее растение.
Рис. 4. Отрицание предыдущей формы и развитие новой
Из примеров выше, видно, что все эти законы диалектической логики, в том или ином виде применимы к окружающей природе. Как теперь, используя эти принципы, которые завещал нам Гегель, как мы можем использовать их при открытии того, что ещё не до конца изучено? Как сделать при помощи них прогноз о природе далёких явлений?
Давайте начнём по порядку. Не так давно, я размышлял о том, что происходит с материей, попавшей в чёрную дыру? Что происходит со сверхмассивной чёрной дырой? Вечны ли они во вселенной и будут существовать, пока не поглотят всё вокруг них?
Попыткой ответить на данный вопрос, явилась схема, где параллельно нашей вселенной, существует ещё и так называемая "техническая вселенная" или субвселенная, расположенная параллельно нашей (рис. 5).
Рис. 5. Схема соотношения вселенных
То есть, например, на месте нашей чёрной дыры, на том же месте, в параллельной вселенной, находится огромный звёздный гигант, и наоборот, на месте нашего звёздного гиганта нашей вселенной, на нам же месте пространства, в технической вселенной находится чёрная дыра.
Что даёт подобное расположение? Я предположил, что когда материя в нашей вселенной поглощается нашей чёрной дырой, то эта материя поступает в техническую вселенную, где она уже служит топливом для звезды, которая излучает материю и энергию, которая поглощается их чёрной дырой, которая в свою очередь, снабжает нашу звезду (рис. 6) и так далее по кругу.
Рис. 6. Круговорот материи между вселенными
Таким образом, получается, что чёрные дыры и звёзды служат силами, которые осуществляют круговорот материи в обеих вселенных.
Но в данной схеме есть ряд изъянов. Во первых, в таком случае, и чёрные дыры и звёзды имели бы неограниченный срок жизни, а по последним астрономическим наблюдениям, этого не происходит. Также нам известно, что сами звёзды при завершающей стадии жизненного цикла могут превращаться в чёрные дыры, если позволяет ряд условий, в особенности, набрана ли критическая масса.
Поэтому я пошёл в размышлениях дальше. Я взял закон о единстве и борьбе противоположностей и подумал. Если у нас есть сила гравитационного притяжения, которая если утрировать, не притягивает сама по себе, а создаёт искривление пространства под собой, своего рода, ямку, куда будут скатываться по ткани пространства, более мелкие объекты (рис. 7).
Рис. 7. Схема гравитационных искривлений пространства в зависимости от массы
У звезды это искривление способно притягивать к себе планеты. У чёрной дыры же, эта непропорциональная массивность ещё сильнее искажает пространство вод ней, создавая своего рода, гравитационный колодец. Если бы мы пользуясь данной схемой слегка толкнули бы мячик (символизирующий планету или комету), то он бы прокатился по ямке под звездой и выкатился с другой стороны (при условии, что сила толчка была бы неслабой). И представьте, что мы толкаем мячик сквозь линию чёрной дыры, он уже не появится с другой стороны ямы, так как форма этой ямы (колодца) не позволит ему выбраться.
Где же здесь противоположности? О чёрных дырах мы уже знаем. Они прогибают пространство и притягивают к себе всё, что попадает в их область действия? А противоположность в том, что по аналогии с ними, должны существовать массивные объекты, которые будут выгибать пространство с другой стороны (рис. 8).
Рис. 8. Белый пик
Иными словами, если брать гипотезу о существовании технической вселенной, то мы можем предположить, что с другой стороны могут быть объекты, которые будут выпирать пространство в нашу сторону, создавая так называемые "Белые Пики" (название по аналогии с антиподом чёрной дыры). И суть данных пиков в том, что объекты, при приближении к центру пика, должны встречать сопротивление, аналогичное тому, какое сопротивление получает машина, поднимающаяся в гору по заледенелой трассе, граничащее с невозможностью попасть на вершину. Либо тело, попавшее на вершину белого пика, будет стремиться покинуть вершину, сдвинувшись с точки равновесия и получив ускорение, съезжая с горки пика. То есть, белые пики, должны оказывать отталкивающее воздействие на материю, которая окажется в области действия гравитационных (вернее антигравитационных) сил белого пика.
Если мы предположим, что такие объекты в нашей вселенной есть, то они должны характеризоваться отсутствием около них любой материи, в том числе даже чёрных дыр. И мы знаем примеры таких мест во вселенной, например "Пустота Эридана" (рис. 9).
Рис. 9. Пустота Эридана
Вполне возможно, что на другом уровне нашей вселенной, в субвселенной находятся массивные объекты, которые просто не дают материи в нашей вселенной забраться поверх них. Исходя из этого постулата, можно предположить, что массивные объекты субвселенной и антиматерия - есть одно и то же. Ведь по сути антиматерия тем и характерна, что не может взаимодействовать с материей явно, но всё же влияет на неё косвенно.
Мы уже рассмотрели принцип единства и борьбы противоположностей. Теперь давайте подключим остальные два закона диалектической логики, то есть количественный переход в качественный и отрицание отрицания.
Для этого представим следующую картину. Для того, чтобы звезда смогла переродиться в чёрную дыру, она должна обладать изначально, либо набрать в течение жизни, большую массу вещества. Только из сверхтяжёлых звёзд, могут родиться чёрные дыры (здесь мы видим количественный переход в качественный). Что касается чёрных дыр, то по одной из теорий известного астрофизика Стивена Хокинга, чёрные дыры не могут существовать вечно, ведь не смотря на то, что даже фотоны света не могут покинуть гравитационного колодца чёрной дыры, она всё же испускает рентгеновское излучение и рано или поздно, может испариться, без поступления подпитки извне. Однако, что если чёрная дыра имеет постоянную подпитку и постоянно набирает массу?
Используя тот же принцип перехода количества в качество, я могу выдвинуть гипотезу о том, что чем больше будет масса чёрной дыры, тем сильнее будет прогибаться ткань пространства под ней, что в конечном итоге может вылиться в прорыв данной ткани пространства и уход чёрной дыры в субпространство, где она уже будет существовать в новом качестве (либо как массивный объект, который по-прежнему собирает материю, либо, как массивный объект, который испускает материю/энергию), в любом случае, попав на ту сторону пространства, в иную субвселенную, чёрная дыра из мира материи, может предстать уже в качестве антиматерии (рис. 10).
Рис. 10. Схема эволюции звезды
Какие именно стадии, бывшая чёрная дыра будет проходить в мире субвселенной, остаётся только догадываться, однако, следуя последнему принципу диалектической логики отрицания отрицания, можно предположить, что рано или поздно, накопив критическую массу, огромный объект из технической субвселенной, выгнув в нашу вселенную белый пик, может прорваться и создать уже в нашей вселенной какую-либо сверхновую, даровав жизнь новой звезде или даже звёздному скоплению, а может даже галактике. И таким образом, круговорот материи и антиматерии будет длиться непрерывно, разрушая и создавая новые планеты, звёзды и миры, привнося движение и меняя жизнь во вселенной и саму вселенную.
Если на пикабу есть астрофизики, заранее извиняюсь за неточности в терминологии, особенно в терминах тёмной материи и тёмной энергии. Я старался изложить основную суть простым языком. В любом случае, благодарю всех, кто дочитал мою гипотезу. Буду рад, если кому либо она пригодится в дальнейшем или кто-то сможет аргументированно опровергнуть её элементы. ))
Настолько плотные звёзды, что чайная ложка такой материи будет весить, как гора.
А вот интересно, если каким то образом отделить от такой звезды один кубический сантиметр материи и удалить его на достаточное расстояние, разве этот кусочек не расширится, плотность его не уменьшится? Ведь гравитация нейтронной звезды уже не будет на него действовать и получается что чайная ложка такого вещества не будет иметь массу горы
14 потенциальных объектов, состоящих из антиматерии.
Мало кто из астрономов XIX века, силившихся разглядеть в телескоп небесные тела на мерцающем небосводе, мог предположить космические чудеса, ожидавшие своего открытия в следующем веке.
Настолько плотные звёзды, что чайная ложка такой материи будет весить, как гора. Настолько компактные объекты, что ничто не может преодолеть их гравитационное притяжение. И даже галактики ещё предстояло открыть.
Развитие теории и технологии открыло нам Вселенную, и позволило не только видеть невидимое, но и слышать поступь далёких тёмных гигантов. Сложно представить, что от нас что-то ещё может скрываться – однако всё же гипотетически могут существовать объекты, от которых у вас голова пойдёт кругом.
Возможно, в будущем астрономы обнаружат и их.
Чёрные карлики
Чёрный карлик в представлении художника.
Чёрный карлик в моём представлении.
Израсходовав горючее, звёзды, подобные нашему Солнцу, превратятся в сферы диаметром с Землю, состоящие из очень компактного материала – каждый его кубический сантиметр будет весить около тонны. И хотя после этого они ещё будут светиться, будучи раскалёнными добела, мы называем такие объекты белыми карликами.
Белый карлик Сириус B (отмечен стрелкой) рядом с ярким Сириусом A. Фото телескопа Хаббл.
Поскольку белые карлики уже не выжимают свет из термоядерных реакций, они постепенно остывают. Через сотню миллионов миллиардов лет такой карлик, наконец, достигнет равновесия с фоновой температурой окружения, и станет абсолютно тёмным.
Нашей Вселенной нет и 14 миллиардов лет, поэтому пока их искать смысла нет. Но пройдёт время, и наше небо станет кладбищем звёздных трупов – чёрных карликов.
Вероятность их существования – почти наверняка, надо только подождать.
Объект Торна — Житков
Объект Торна-Житкова в представлении художника.
К счастью, до ухода нашего Солнца в отставку остаётся ещё несколько миллиардов лет. И перед тем, как отключить свой двигатель, наша звезда перестанет так сильно притягивать свою атмосферу, и позволит своей талии расшириться, превратившись в красного гиганта.
Пока неясно, попадут ли изжарившиеся останки Земли в границы раздувшейся звезды, или же постепенная потеря Солнцем массы приведёт к тому, что земная орбита будет постоянно расширяться.
Если планете доведётся встретиться с атмосферой, то омывающая её плазма наверняка затормозит её движение, после чего она по спирали быстро упадёт внутрь звезды.
Но что, если бы вместо нашей каменной планетки на орбите находился объект помощнее – к примеру, ещё одна звезда? Могла бы она продержаться подольше, нарезая вокруг своего компаньона-красного гиганта круги наподобие космической золотой рыбки, кружащей в адском аквариуме?
Такова общая идея объекта Торна — Житков. Его назвали в честь физиков Кипа Торна и Анны Житков. В 1977 году они просчитали, что произойдёт при слиянии красного супергиганта и нейтронной звезды, находящихся в определённых условиях.
Кип Торн и Анна Житков.
По их подсчётам выходило, что нейтронная звезда может дрыгаться внутри красного гиганта лет двести, после чего сольётся с его ядром, сформировав при этом либо более тяжёлую нейтронную звезду, либо, при наличии достаточной массы, сколлапсировав в чёрную дыру.
В 2014 году астрономы решили, что нашли пример такого объекта – звезду HV 2112. Не все исследователи поддерживает такую точку зрения, и считают существование подобных гибридов неподтверждённым.
Pacпoлoжeниe oбъeктa HV 2112.
Вероятность существования: достаточно большая. Цифры сходятся, их нужно только найти.
Бозонные звёзды
Согласно Стандартной Модели в физике, частицы бывают двух типов - бозоны и фермионы.
Частицы стандартной модели, с массами, указанными в левом верхнем углу. Три левых столбца занимают фермионы, два правых — бозоны. Команду фермионов представляют строительные кирпичики материи, кусочки реальности, не накладывающиеся друг на друга, благодаря чему образуются атомы и растут молекулы.
В команде бозонов присутствует зоопарк частиц, управляющих поведением физических взаимодействий, благодаря которым фермионы держатся друг за дружку или отталкиваются друг от друга, порождая всё, от ядерного распада до спектра света и всей химии целиком.
В отличие от фермионов, у бозонов нет проблем с тем, чтобы находиться в одной точке пространства. Там, где уже есть 20 бозонов, всегда найдётся место ещё для 20.
Теоретически есть одна лазейка, из-за которой поведение бозонов станет менее дружеским. Гипотетический бозон аксион может обладать небольшой массой и отталкиваться от других аксионов, собравшихся в комок.
Достаточно большое количество аксионов вместе создадут сбалансированное облако, которое не будет блокировать свет и излучать собственный. Как и с чёрными дырами, найти такие тёмные бозонные звёзды мы сможем только по их гравитационному влиянию на окружение.
Их существование могло бы помочь объяснить природу тёмной материи. Могло бы.
Вероятность существования: низкая. Пока убедительных свидетельств существования аксионов у нас нет.
Рыхлый шар из фермионов
Мы уже находимся в начале очередного десятилетия XXI века, а до сих пор понятия не имеем, что это за такое странное явление – тёмная материя.
Результаты численного моделирования эволюции структуры Вселенной, проведённого группой исследователей из Калифорнийского университета в Санта-Крус.
Состоит ли она из медленно движущихся частиц? Взаимодействуют ли они сами с собой? Концентрируется ли она в чёрные дыры, или больше похожа на туман?
Высказав достаточно широкие предположения о её природе – допустим, это частицы малой массы, притягивающиеся друг к другу, по размеру гораздо меньше электрона – мы сможем предположить, что достаточно большое количество этого вещества может стечься к центру галактики и сформировать гигантский шар.
Из-за их крохотной массы этот шар будет окружать туманное гало из частиц тёмной материи, медленно движущихся к центру. Перед тем, как они сколлапсируют в чёрную дыру, их общая масса будет сравнимой с несколькими миллионами солнц.
Очень много допущений, и всё же они могут объяснить, почему объекты близ хаотичного центра Млечного Пути двигаются не совсем так, как если бы они вращались вокруг более компактной массы.
Гравитационное притяжение этого рыхлого шара из фермионов, которым дали название «даркино», сможет стянуть к себе достаточно массы для того, чтобы объяснить орбиты этих объектов.
Вероятность существования: довольно низкая. Сначала нужно понять, что собой представляет тёмная материя.
Антизвёзды
Антизвезда в представлении художника.
Для появления такой вселенной, как наша, требуется реализация впечатляющей по объёму акции «два по цене одного». На каждую частицу, появляющуюся из небытия в бурлящем океане квантовой пены, должна появиться частица из антиматерии с противоположным зарядом.
Антиматерия в представлении художника.
Однако встретившись, эти частицы вновь исчезнут, оставив после себя лишь облачко излучения.
Судя по тому, сколько материи нас окружает, 13,8 миллиарда лет назад очень много материи почему-то не уничтожилось. Либо по какой-то причине большое количество антиматерии не появилось, либо она где-то спряталась или исчезла до того, как успела взаимно уничтожиться с полной вещества Вселенной.
Это одна из загадок, над которой усиленно бьются физики.
Забавно, однако, что если где-то в ночном небе будет висеть звезда, состоящая из пропавшей антиматерии, со стороны она будет выглядеть как любой другой ослепительный газовый шар. Единственным намёком на её природу будут характерные вспышки гамма-излучения, возникающие когда её атомы антиводорода аннигилируют с редкими клочками материи, врезающимися в неё.
Антиводород состоит из антипротона и позитрона.
В начале этого года астрономы опубликовали результаты наблюдения, искавшего подобные характерные вспышки. Убрав всё лишнее, учёные остановились на списке из 14 кандидатов в антизвёзды.
Это не означает, что в нашем Млечном Пути реально есть больше десятка звёзд, состоящих из антиматерии. Они всё равно могут оказаться известными источниками гамма-излучения типа пульсаров или чёрных дыр. Но если антизвёзды существуют, то такое гамма-мерцание как раз будет характерным для них.
Ежедневно на земле происходит около 500 вспышек гамма-излучения. Красные точки показывают те, которые были обнаружены космическим гамма-телескопом Ферми в 2010 году. Синие области указывают, где могут возникать потенциальные молнии при вспышках гамма-излучения на земле.
Вероятность существования: чрезвычайно низкая. Однако мог бы получиться хороший эпизод сериала «Звёздный путь».
P.S.: Спасибо всем кто читает, подписывается, ставит "+" и поддерживает рублем! Вы лучшие!