Teori elektromagnet tentang jiwa alam semesta

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

"Pada tahun 1945, waktu tempatan, spesies primitif primata pra-pintar di planet Bumi meletupkan peranti termonuklear pertama., yang oleh kaum yang lebih mistik memanggil "tubuh Tuhan."

Tidak lama selepas itu, pasukan rahsia wakil kaum pintar dihantar ke Bumi untuk memantau keadaan dan mencegah pemusnahan elektromagnet lanjut rangkaian sejagat

Pengenalan dalam tanda petikan kelihatan seperti plot untuk fiksyen sains, tetapi inilah kesimpulan yang boleh dibuat selepas membaca artikel ilmiah ini. Kehadiran rangkaian ini meresap ke seluruh Alam Semesta boleh menjelaskan banyak perkara - contohnya, fenomena UFO, sukar difahami dan halimunan mereka, kemungkinan yang luar biasa, dan selain itu, secara tidak langsung, teori "tubuh Tuhan" ini memberi kita pengesahan sebenar bahawa terdapat kehidupan selepas mati.

Kita berada di peringkat awal pembangunan dan sebenarnya kita adalah "makhluk pra-pintar" dan siapa tahu jika kita boleh mencari kekuatan untuk menjadi bangsa yang benar-benar pintar.

Ahli astronomi telah mendapati bahawa medan magnet meresap sebahagian besar kosmos. Garis medan magnet terpendam meregang selama berjuta-juta tahun cahaya merentasi seluruh alam semesta.

Setiap kali ahli astronomi mencipta cara baharu untuk mencari medan magnet di kawasan angkasa yang semakin jauh, mereka menjumpainya secara tidak dapat dijelaskan.

Medan daya ini adalah entiti yang sama yang mengelilingi Bumi, Matahari, dan semua galaksi. Dua puluh tahun yang lalu, ahli astronomi mula mengesan kemagnetan yang meresap ke seluruh gugusan galaksi, termasuk ruang antara satu galaksi dan seterusnya. Garisan medan yang tidak kelihatan menyapu ruang antara galaksi.

Tahun lepas, ahli astronomi akhirnya berjaya meneroka kawasan angkasa yang lebih nipis - ruang antara gugusan galaksi. Di sana mereka menemui medan magnet terbesar: 10 juta tahun cahaya ruang bermagnet, merangkumi keseluruhan panjang "filamen" web kosmik ini. Filamen bermagnet kedua telah pun dilihat di tempat lain di angkasa menggunakan teknik yang sama. "Kami hanya melihat di hujung gunung ais, mungkin," kata Federica Govoni dari Institut Astrofizik Kebangsaan di Cagliari, Itali, yang mengetuai pengesanan pertama.

Timbul persoalan: dari mana datangnya medan magnet yang besar ini?

"Ia jelas tidak boleh dikaitkan dengan aktiviti galaksi individu atau letupan individu atau, saya tidak tahu, angin dari supernova," kata Franco Vazza, ahli astrofizik di Universiti Bologna yang melakukan simulasi komputer moden medan magnet kosmik. ini."

Satu kemungkinan ialah kemagnetan kosmik adalah yang utama, menjejaki sepanjang jalan kembali ke kelahiran alam semesta. Dalam kes ini, kemagnetan yang lemah harus wujud di mana-mana, walaupun dalam "lompang" web kosmik - kawasan paling gelap dan paling kosong di Alam Semesta. Kemagnetan omnipresent akan menyemai medan yang lebih kuat yang berkembang dalam galaksi dan kelompok.

Kemagnetan utama juga boleh membantu menyelesaikan satu lagi teka-teki kosmologi yang dikenali sebagai tekanan Hubble - boleh dikatakan topik paling hangat dalam kosmologi.

Masalah yang mendasari ketegangan Hubble ialah alam semesta nampaknya berkembang dengan ketara lebih cepat daripada yang dijangkakan daripada komponennya yang diketahui. Dalam artikel yang diterbitkan dalam talian pada bulan April dan disemak bersama dengan Surat Kajian Fizikal, ahli kosmologi Karsten Jedamzik dan Levon Poghosyan berhujah bahawa medan magnet yang lemah di alam semesta awal akan membawa kepada kadar pengembangan kosmik yang lebih pantas dilihat hari ini.

Kemagnetan primitif melegakan ketegangan Hubble dengan begitu mudah sehingga artikel oleh Jedamzik dan Poghosyan segera menarik perhatian. "Ini adalah artikel dan idea yang hebat," kata Mark Kamionkowski, ahli kosmologi teori di Universiti Johns Hopkins yang telah mencadangkan penyelesaian lain kepada ketegangan Hubble.

Kamenkovsky dan yang lain berkata lebih banyak ujian diperlukan untuk memastikan kemagnetan awal tidak mengelirukan pengiraan kosmologi lain. Dan walaupun idea ini berfungsi di atas kertas, para penyelidik perlu mencari bukti yang meyakinkan untuk kemagnetan primordial untuk memastikan bahawa agen yang tidak hadir yang membentuk alam semesta.

Walau bagaimanapun, dalam semua tahun bercakap tentang ketegangan Hubble, mungkin aneh bahawa tiada siapa yang menganggap kemagnetan sebelum ini. Menurut Poghosyan, yang merupakan seorang profesor di Universiti Simon Fraser di Kanada, kebanyakan ahli kosmologi hampir tidak memikirkan tentang kemagnetan. "Semua orang tahu ini adalah salah satu misteri besar itu," katanya. Tetapi selama beberapa dekad, tidak ada cara untuk mengetahui sama ada kemagnetan memang ada di mana-mana dan oleh itu komponen utama kosmos, jadi ahli kosmologi sebahagian besarnya telah berhenti memberi perhatian.

Sementara itu, ahli astrofizik terus mengumpul data. Berat bukti membuat kebanyakan mereka mengesyaki bahawa kemagnetan memang ada di mana-mana.

Jiwa Magnet Alam Semesta

Pada tahun 1600, saintis Inggeris William Gilbert, mengkaji deposit mineral - batu bermagnet secara semula jadi yang dicipta oleh manusia dalam kompas selama beribu tahun - menyimpulkan bahawa daya magnet mereka "meniru jiwa." "Dia dengan betul mengandaikan bahawa Bumi itu sendiri." magnet yang hebat, "dan bahawa tiang magnet" melihat ke arah kutub Bumi."

Medan magnet dijana pada bila-bila masa cas elektrik mengalir. Medan bumi, sebagai contoh, berasal daripada "dinamo" dalamannya - aliran besi cair, menggelegak di dalam terasnya. Medan magnet peti sejuk dan lajur magnet berasal daripada elektron yang mengorbit atom konstituennya.

Walau bagaimanapun, sebaik sahaja medan magnet "benih" muncul daripada zarah bercas yang sedang bergerak, ia boleh menjadi lebih besar dan lebih kuat jika medan yang lebih lemah digabungkan dengannya. Kemagnetan "sedikit seperti organisma hidup," kata Torsten Enslin, ahli astrofizik teori. di Institut Astrofizik Max Planck di Garching, Jerman - kerana medan magnet memanfaatkan setiap sumber tenaga percuma yang boleh dipegang dan berkembang daripadanya. Mereka boleh menyebar dan mempengaruhi kawasan lain dengan kehadiran mereka, di mana mereka juga berkembang.

Ruth Durer, ahli kosmologi teori di Universiti Geneva, menjelaskan bahawa kemagnetan adalah satu-satunya daya selain graviti yang boleh membentuk struktur berskala besar kosmos, kerana hanya kemagnetan dan graviti boleh "mencapai anda" pada jarak yang jauh. Elektrik, sebaliknya, adalah tempatan dan jangka pendek, kerana cas positif dan negatif di mana-mana rantau akan dineutralkan secara keseluruhan. Tetapi anda tidak boleh membatalkan medan magnet; mereka cenderung untuk melipat dan bertahan.

Namun untuk semua kekuatan mereka, medan daya ini mempunyai profil rendah. Mereka tidak material dan hanya dilihat apabila mereka bertindak atas perkara lain.“Anda tidak boleh hanya mengambil gambar medan magnet; ia tidak berfungsi seperti itu, kata Reinu Van Veren, seorang ahli astronomi di Universiti Leiden yang terlibat dalam penemuan filamen bermagnet baru-baru ini.

Dalam kertas tahun lepas, Wang Veren dan 28 pengarang bersama membuat hipotesis medan magnet dalam filamen antara gugusan galaksi Abell 399 dan Abell 401 dengan cara medan itu mengubah hala elektron berkelajuan tinggi dan zarah bercas lain yang melaluinya. Apabila trajektori mereka berpusing di medan, zarah bercas ini memancarkan "sinkronan segerak" yang lemah.

Isyarat synchrotron paling kuat pada frekuensi radio rendah, menjadikannya sedia untuk dikesan dengan LOFAR, susunan 20,000 antena radio frekuensi rendah yang tersebar di seluruh Eropah.

Pasukan itu sebenarnya mengumpul data daripada filamen pada tahun 2014 dalam satu ketulan lapan jam, tetapi data itu ditangguhkan apabila komuniti astronomi radio menghabiskan masa bertahun-tahun memikirkan cara untuk meningkatkan penentukuran pengukuran LOFAR. Atmosfera Bumi membiaskan gelombang radio yang melaluinya, jadi LOFAR melihat ruang angkasa seolah-olah dari dasar kolam renang. Para penyelidik menyelesaikan masalah dengan menjejak turun naik "beacon" di langit - pemancar radio dengan lokasi yang diketahui dengan tepat - dan membetulkan turun naik untuk menyahsekat semua data. Apabila mereka menggunakan algoritma penyahkaburan pada data filamen, mereka serta-merta melihat cahaya sinaran synchrotron.

Filamen kelihatan magnet di mana-mana, bukan hanya berhampiran gugusan galaksi yang bergerak ke arah satu sama lain dari kedua-dua hujung. Para penyelidik berharap set data 50 jam yang sedang mereka analisis akan mendedahkan lebih terperinci. Baru-baru ini, pemerhatian tambahan telah menemui medan magnet yang merambat sepanjang keseluruhan filamen kedua. Para penyelidik merancang untuk menerbitkan karya ini tidak lama lagi.

Kehadiran medan magnet yang besar dalam sekurang-kurangnya dua helai ini memberikan maklumat baharu yang penting. "Ia menyebabkan banyak aktiviti, " kata Wang Veren, "kerana kita kini tahu bahawa medan magnet agak kuat."

Cahaya melalui kekosongan

Jika medan magnet ini berasal dari alam semesta bayi, persoalan timbul: bagaimana? "Orang ramai telah lama memikirkan isu ini," kata Tanmai Vachaspati dari Arizona State University.

Pada tahun 1991, Vachaspati mencadangkan bahawa medan magnet mungkin timbul semasa peralihan fasa elektrolemah - saat, pecahan sesaat selepas Big Bang, apabila kuasa nuklear elektromagnet dan lemah menjadi boleh dibezakan. Yang lain telah mencadangkan bahawa kemagnetan menjadi mikrosaat kemudian apabila proton terbentuk. Atau tidak lama selepas itu: ahli astrofizik mendiang Ted Harrison berhujah dalam teori magnetogenesis primordial terawal pada tahun 1973 bahawa plasma gelora proton dan elektron mungkin menyebabkan medan magnet pertama muncul. Namun yang lain telah mencadangkan bahawa ruang ini telah menjadi magnet walaupun sebelum semua ini, semasa inflasi kosmik - pengembangan ruang angkasa yang meletup yang kononnya melonjak - melancarkan Big Bang itu sendiri. Ia juga mungkin bahawa ini tidak berlaku sehingga struktur berkembang satu bilion tahun kemudian.

Cara untuk menguji teori magnetogenesis adalah dengan mengkaji struktur medan magnet di kawasan ruang antara galaksi yang paling murni, seperti bahagian filamen yang sunyi dan lebih banyak lompang kosong. Butiran tertentu - contohnya, sama ada garisan medan licin, berlingkar atau "melengkung ke semua arah, seperti bebola benang atau sesuatu yang lain" (menurut Vachaspati), dan cara gambar berubah di tempat yang berbeza dan pada skala yang berbeza - membawa maklumat yang kaya yang boleh dibandingkan dengan teori dan pemodelan. Sebagai contoh, jika medan magnet dicipta semasa peralihan fasa elektrolemah, seperti yang dicadangkan oleh Vachaspati, maka garisan daya yang terhasil hendaklah berbentuk lingkaran, "seperti corkscrew," katanya.

Tangkapannya ialah sukar untuk mengesan medan daya yang tiada apa-apa untuk ditekan.

Satu kaedah, yang dipelopori oleh saintis Inggeris Michael Faraday pada tahun 1845, mengesan medan magnet dengan cara ia memutar arah polarisasi cahaya yang melaluinya. Jumlah "Putaran Faraday" bergantung pada kekuatan medan magnet dan frekuensi cahaya. Oleh itu, dengan mengukur polarisasi pada frekuensi yang berbeza, anda boleh membuat kesimpulan kekuatan kemagnetan sepanjang garis penglihatan. "Jika anda melakukannya dari tempat yang berbeza, anda boleh membuat peta 3D," kata Enslin.

Penyelidik telah mula membuat pengukuran kasar putaran Faraday dengan LOFAR, tetapi teleskop menghadapi masalah untuk memilih isyarat yang sangat lemah. Valentina Vacca, ahli astronomi dan rakan sekerja Govoni di Institut Astrofizik Kebangsaan, telah membangunkan algoritma beberapa tahun lalu untuk memproses secara statistik isyarat putaran Faraday yang halus dengan menambahkan bersama banyak dimensi ruang kosong. "Pada asasnya, ini boleh digunakan untuk lompang," kata Wakka.

Tetapi kaedah Faraday benar-benar akan berlaku apabila teleskop radio generasi akan datang, projek antarabangsa gergasi yang dipanggil "susun kilometer persegi", dilancarkan pada 2027. "SKA perlu mencipta grid Faraday yang hebat," kata Enslin.

Setakat ini, satu-satunya bukti kemagnetan dalam lompang ialah pemerhati tidak dapat melihat apabila mereka melihat objek yang dipanggil blazar yang terletak di belakang lompang.

Blazar ialah pancaran sinar gamma yang terang dan sumber cahaya dan jirim bertenaga lain, dikuasakan oleh lubang hitam supermasif. Apabila sinar gamma bergerak melalui angkasa, ia kadangkala berlanggar dengan gelombang mikro purba, menghasilkan elektron dan positron. Zarah-zarah ini kemudian mendesis dan bertukar menjadi sinar gamma tenaga rendah.

Tetapi jika cahaya blazar melalui lompang bermagnet, maka sinar gamma tenaga rendah akan kelihatan tidak ada, alasan Andrei Neronov dan Yevgeny Vovk dari Balai Cerap Geneva pada tahun 2010. Medan magnet akan memesongkan elektron dan positron dari garis penglihatan. Apabila ia mereput menjadi sinar gamma bertenaga rendah, sinar gamma tersebut tidak akan ditujukan kepada kita.

Sesungguhnya, apabila Neronov dan Vovk menganalisis data dari blazar yang terletak sesuai, mereka melihat sinar gamma bertenaga tingginya, tetapi bukan isyarat sinar gamma tenaga rendah. "Ia adalah kekurangan isyarat, yang merupakan isyarat," kata Vachaspati.

Kekurangan isyarat tidak mungkin menjadi senjata merokok, dan penjelasan alternatif untuk sinar gamma yang hilang telah dicadangkan. Walau bagaimanapun, pemerhatian seterusnya semakin menunjukkan hipotesis Neronov dan Vovk bahawa lompang bermagnet. “Ini adalah pendapat majoriti, - kata Dürer. Paling meyakinkan, pada tahun 2015, satu pasukan menindih banyak dimensi blazar di belakang lompang dan berjaya menggoda cahaya samar sinar gamma tenaga rendah di sekeliling blazer. Kesannya betul-betul seperti yang dijangkakan jika zarah-zarah itu bertaburan oleh medan magnet yang lemah - hanya berukuran kira-kira satu juta trilion sekuat magnet peti sejuk.

Misteri terbesar kosmologi

Adalah menarik perhatian bahawa jumlah kemagnetan primordial ini mungkin adalah apa yang diperlukan untuk menyelesaikan tekanan Hubble - masalah pengembangan alam semesta yang sangat pesat.

Inilah yang Poghosyan sedar apabila dia melihat simulasi komputer Carsten Jedamzik baru-baru ini dari Universiti Montpellier di Perancis dan rakan-rakannya. Para penyelidik menambah medan magnet yang lemah kepada alam semesta muda yang disimulasikan, dipenuhi plasma dan mendapati bahawa proton dan elektron dalam plasma terbang di sepanjang garis medan magnet dan terkumpul di kawasan kekuatan medan yang paling lemah. Kesan gumpalan ini menyebabkan proton dan elektron bergabung untuk membentuk hidrogen - perubahan fasa awal yang dikenali sebagai penggabungan semula - lebih awal daripada yang mungkin berlaku.

Poghosyan, membaca artikel Jedamzik, menyedari bahawa ini boleh melegakan ketegangan Hubble. Ahli kosmologi sedang mengira berapa cepat ruang harus berkembang hari ini dengan memerhatikan cahaya purba yang dipancarkan semasa penggabungan semula. Cahaya itu mendedahkan alam semesta muda yang dihiasi dengan gumpalan yang terbentuk daripada gelombang bunyi yang memercik di sekeliling plasma primordial. Jika penggabungan semula berlaku lebih awal daripada yang dijangkakan disebabkan oleh kesan penebalan medan magnet, maka gelombang bunyi tidak dapat merambat sejauh itu ke hadapan, dan titisan yang terhasil akan menjadi lebih kecil. Ini bermakna bintik-bintik yang kita lihat di langit sejak penggabungan semula sepatutnya lebih dekat dengan kita daripada yang diandaikan oleh penyelidik. Cahaya yang terpancar daripada rumpun itu terpaksa menempuh jarak yang lebih pendek untuk sampai kepada kami, yang bermaksud bahawa cahaya itu terpaksa melalui ruang yang berkembang lebih pantas. “Ia seperti cuba berlari di atas permukaan yang mengembang; anda menempuh jarak yang lebih pendek, - kata Poghosyan.

Hasilnya ialah titisan yang lebih kecil bermakna anggaran kelajuan pengembangan kosmik yang lebih tinggi, yang membawa anggaran kelajuan lebih dekat kepada mengukur seberapa cepat supernova dan objek astronomi lain sebenarnya kelihatan terbang berasingan.

"Saya fikir, wow," kata Poghosyan, "ini mungkin menunjukkan kepada kita kehadiran sebenar [medan magnet]. Jadi saya segera menulis kepada Carsten." Kedua-duanya bertemu di Montpellier pada Februari, sejurus sebelum penjara ditutup, dan pengiraan mereka menunjukkan bahawa, sememangnya, jumlah kemagnetan primer yang diperlukan untuk menyelesaikan masalah ketegangan Hubble juga konsisten dengan pemerhatian blazar dan saiz yang diandaikan medan awal diperlukan untuk mengembangkan medan magnet yang besar. meliputi gugusan galaksi dan filamen. "Jadi, entah bagaimana semuanya bertumpu," kata Poghosyan, "jika ia ternyata benar."