Az Univerzum utolsó tizenegy kérdése

Világegyetemünk titkainak kulcsa a fizikusok és a csillagászok kezében van - ez lehetne az összegzése az Egyesült Államok Akadémiai Kutatótanácsa (National Research Council) által készített beszámolónak. A megfogalmazott 11 kérdés a kvarkok vizsgálatát kapcsolja össze a kozmosz kutatásával.

Michael Turner, a bizottság elnöke ismertetőjében kiemelte: "A csillagászat és a fizika tudományos eredményei szabaddá tették az utat az igazán nagy kérdések megválaszolásához."

Beszámolójukban az alábbi kérdéseket jelölték meg:

1. Hogyan született a Világegyetem, pontosabban: mi lehet a fizikai magyarázata az Univerzum korai, szélsőségesen gyors tágulásának, felfújódásának?
2. Milyen lehet a sötét energia, amely negatív gravitációs hatása ("tömegtaszítása") révén azt eredményezi, hogy a Világegyetem annál gyorsabban tágul, minél nagyobbá válik?
3. Mi a sötét anyag - az összes láthatatlan anyagforma, amelyek vonzó hatása hozzájárult a galaxisok és más nagyléptékű szerkezetek kialakulásához?
4. Egyesíthető-e Einstein gravitációs elmélete a kvantumelmélettel?
5. Mekkora a neutrínók tömege és hogyan befolyásolták az Univerzum fejlődését?
6. Hogyan működnek a kozmikus gyorsítók, amelyekben létrejönnek az űrben jelen lévő nagyenergiájú részecskék?
7. Lehetséges, hogy a proton instabil s ezzel magyarázható az anyag és antianyag egyensúlyának hiánya?
8. A nagy sűrűségű és hőmérsékletű térrészekben az anyag új állapotai jönnek-e létre, mint például a kvark-glüon plazma?
9. Léteznek-e további tér-idő dimenziók?
10. Hogyan jöttek létre a nehéz elemek, a vastól az uránig?
11. Nagy energiák esetén szükséges-e különválasztani az anyag és energia formáit?

A kérdések megválaszolásához a szerzők szerint a NASA, az Energetikai Minisztérium (DOE) és a Nemzeti Tudományos Alap (NSF) közös erőfeszítéseire lesz szükség. Azonban nem lehetetlen, hogy a válaszok már a következő évtizedekben megszületnek - csillagászati megfigyelések és laboratóriumban végzett fizikai kísérletek együttes eredményeként.

A beszámoló néhány olyan programot is felsorol, amelyek feltételezhetően közelebb visznek ezen kérdések megválaszolásához:

- ember nélküli küldetések során a mikrohullámú háttérsugárzás polarizációját mérve talán azonosítható a kezdeti tágulás "ujjlenyomata" olyan szubatomi változások formájában, amelyek a tágulással szó szerint csillagászati méretekben terjedtek s végül a ma látható galaxisokat, csillaghalmazokat hozták létre;

- a sötét energiának az égbolt módszeres térképezésével lehetne a nyomára bukkanni, amelyhez ngy látószögű földi és űrben működő teleszkópok összehangolt munkájára van szükség;

- űrmissziókkal ellenőrizni lehetne Einstein gravitációs elméletét is, kétféleképpen: egyrészt több egymáshoz csatolt megfigyelőállomással, amelyek a röntgen-tartományban figyelnék fekete lyukak környezetét (Constellation-X Program), másrészt egy három műholdból álló űrinterferométerrel (Laser Interferometer Space Antenna, röviden LISA), amelyek a gravitációs hullámokat keresnék;

- felszín alatti, a kozmikus sugárzástól védett laboratóriumokban folytatni kell a sötét anyag kutatását, a neutrínó tömegének és a protonok élettartamának meghatározását;

- valamint a nagy energiájú kozmikus sugárzás vizsgálatát is folytatni kell, amelyet már sikeresen végeznek a Southern Auger Array program keretei között.

Mindezek ellenére biztos, hogy a felsorolt kérdések megválaszolásához a csillagászat és fizika közötti határok felszámolásán, szervezeteik együttműködésén és a kapcsolódó kutatások erőteljes anyagi támogatásán keresztül vezet az út.

Bozsoki Anna-Mária

Ajánlat:

Napjaink kozmológiai kérdéseiről

Az Európai Részecskefizikai Kutatóintézet (CERN) hivatalos oldala

Korábban az [origo]-ban:

Megoldódott a nap-neutrínók rejtélye
2002.04.25. Újabb megerősítést nyert a 2001-es év egyik legnagyobb részecskefizikai eredménye, a Napból érkező neutrínók mérhető hiányának magyarázata.

Kvarkcsillag, az anyag új formája
2002.04.15. A NASA Chandra röntgen-távcsövének két új felfedezése az anyag egy eddig nem ismert, rendkívül sűrű állapotára utal.