Größten Geheimnisse: Welche Ursachen Schwerkraft?


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In den tiefsten Tiefen des Alls Schlepper Schwerkraft auf Materie, Form Galaxien, Sterne, schwarze Löcher und dergleichen. Trotz seiner unendliche Reichweite jedoch ist die Schwerkraft wimpiest aller Kräfte im Universum.

Diese Schwäche macht es auch das Mysteriöseste, wie Wissenschaftler im Labor messen können so leicht, wie sie ihre Auswirkungen auf die Planeten und Sterne erkennen können. Die Abstoßung zwischen zwei positiv geladenen Protonen, z. B. ist 10 ^ 36-Mal stärker als die Schwerkraft ziehen zwischen ihnen – das ist 1 gefolgt von 36 Nullen weniger Macho.

Physiker wollen kleine alte Schwerkraft in das standard-Modell – das Kronjuwel Theorie der modernen Physik, die drei anderen Grundkräfte der Physik erklärt – aber keiner war erfolgreich. Wie ein Zwerg auf einer Poolparty passt Schwerkraft gerade nicht Verwendung von Einsteins Relativitätstheorie, die Schwerkraft nur auf großen Skalen erklärt

"Schwerkraft ist völlig anders als die anderen Kräfte beschrieben durch das standard-Modell", sagte Mark Jackson, ein theoretischer Physiker am Fermilab in Illinois. "Wenn Sie einige Berechnungen über kleine gravitative Wechselwirkungen zu tun, bekommt man dumme Antworten. Die Mathematik funktioniert einfach nicht."

Gremlins – kleine Monster der Schwerkraft

Die Zahlen können nicht Halse, aber Physiker haben eine Ahnung über die Schwerkraft des unsichtbaren Gremlins – kleine Monster: winzige, masselose Partikeln genannt Gravitonen, die Gravitationsfelder ausgehen.

Jedes hypothetische Bit Schlepper auf jedes Stück Materie im Universum, so schnell wie die Geschwindigkeit von Licht erlaubt. Doch wenn sie so häufig im Universum sind, warum nicht Physiker gefunden sie?

"Können wir masselose Teilchen wie Photonen ganz gut erkennen, aber Gravitonen entziehen uns, weil sie so schwach mit Materie interagieren", sagte Michael Turner, ein Astrophysiker an der University of Chicago. "Wir einfach wissen nicht wie man zu erkennen."

Turner, nicht jedoch verzweifelt über der Menschheit streben nach Gravitonen. Er denkt, dass wir schließlich ein paar von den lästigen Partikel, die versteckt in den Schatten leichter detektierten Partikel umgarnen werde.

"Worauf es wirklich ankommt, ist Technologie," sagte Turner.

Physiker sind nicht mechanische Zauberei mit Gravitonen jedoch nur noch zu entdecken. Konzentriert sind derzeit darauf, bestätigt die Existenz des Higgs-Bosons, das das Graviton entfernter Cousin Teilchen verantwortlich dafür, dass Materie Masse.

Suche nach der "Toilette"

Sheldon Glashow, Gewinner des 1979 den Nobelpreis für Physik, nannte das Higgs einmal die "Toilette" des Standardmodells der Teilchenphysik.

Turner erklärte, dass Glashow den Begriff, prägte weil das Higgs eine wesentliche Funktion führt: das standard-Modell funktionieren, zumindest in einem geistigen Weg zu halten.

"Wirklich, das Higgs ist mehr wie ein Klempner mit Klebeband, das Standardmodell zusammenhält," sagte Turner. "Ein Großteil der Geschmacklosigkeit es ist alles in das Higgs eingewickelt."

Und zu Recht so, stellte er fest, da es erforderlich ist, um die anderen Kräfte, die mit Masse zu machen – z. B. Schwerkraft – Sinn machen.

"Zur gleichen Zeit das Higgs kann frustrierend sein weil es nicht viel über Schwerkraft Aufschluss," Turner sagte, geht man davon aus, dass das Teilchen schließlich entdeckt wird.

Antworten zu beschleunigen

Entdecken schwer fassbaren Teilchen wie dem Higgs ist etwas wie eine Reise durch die Zeit. Mit riesigen Maschinen sausen Partikel nah an der Lichtgeschwindigkeit, dann zusammen zu zerschlagen, können Ingenieure die unglaubliche Energien während des frühen Universums nachahmen.

So früh in das Universum bestehen wurden Partikel zu energetischen zusammenhalten und vertrauter Protonen, Neutronen und dergleichen zu bilden.

Das Tevatron, Fermilabs 4-Meile-Umfang (6,3 km) Teilchenbeschleuniger, kann bereits das Higgs im Beschleuniger Daten nach Physiker Web-Logs gesehen haben. Aber Turner sagte der neue Large Hadron Collider (LHC) Kreisen 17 Meilen (27 Kilometer) unter Frankreich und der Schweiz sollte eindeutig bestätigen Sie es innerhalb von ein paar Jahren.

"Ich glaube, es werden einen Seufzer der Erleichterung, wenn das Higgs entdeckt wird," sagte er. Werden Teilchenbeschleunigern, aber schließlich ein Graviton herausspringen?

Xavier Siemens, ein Gravitations-Theoretiker an der University of Wisconsin-Milwaukee, sagte zeigt Schwerkraft wirkt wie eine Welle zuerst geschehen muss.

"Klassisch, messen wir Wellen und Wellen bestehen aus Partikeln,", sagte Siemens, der auch Mitglied der Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) ist, die sucht nach wellenartigen Beweise der Schwerkraft. Durch den Nachweis von Gravitationswellen, gäbe es Gründe darauf Gravitonen gibt es wirklich – und beginnen Sie es aufspüren.

"An dieser Stelle scheint es wie Science Fiction. Theoretisch, wir sollte jedoch einzelne Gravitonen erkennen", sagte Siemens. "Aber wie ist die große Frage."

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