Znajdź zawartość

Astronomowie odkryli najpotężniejszą eksplozję we wszechświecie od czasu Wielkiego Wybuchu. Eksplozja pochodziła z supermasywnej czarnej dziury znajdującej się w galaktyce położonej setki milionów lat świetlnych od Ziemi. W czasie wybuchu uwolniło się 5-krotnie więcej energii niż z wcześniejszej najpotężniejszej znanej nam eksplozji. Obserwowaliśmy już takie wydarzenia w centrach galaktyk, ale to jest naprawdę olbrzymie. I nie wiemy, dlaczego jest tak potężne. Wybuch przebiegał bardzo powoli. Jak eksplozja w zwolnionym tempie rozciągająca się setki milionów lat, mówi profesor Melanie Johnston-Hollitt. Do potężnego wybuchu doszło w Supergromadzie w Wężowniku. Był on tak silny, że wypalił dziurę w supergorącej plazmie otaczającej czarną dziurę. Początkowo, gdy teleskopy działające w zakresie promieniowania rentgenowskiego zauważyły dziurę w plazmie, odrzucono hipotezę, że mogła ona powstać w wyniku eksplozji, gdyż nie wyobrażano sobie, że może dojść do tak silnego wybuchu. Sceptycyzm był spowodowany siłą wybuchu konieczną do wywołania takiego efektu. Ale okazało się, że naprawdę do niego doszło. Wszechświat to dziwne miejsce, mówi Johnston-Hollit. Dopiero, gdy do obserwacji zaprzęgnięto radioteleskopy, naukowcy w pełni zdali sobie sprawę z tego, co odkryli. Dane z radioteleskopów pasowały do danych z teleskopów rentgenowskich jak rękawiczka do ręki, dodaje współautor badań doktor Maxim Markevitch z Goddard Space Flight Center. Profesor Johnston-Hollitt porównuje swoją pracę do archeologii. Mamy teraz narzędzia, radioteleskopy pracujące na niskich częstotliwościach, które pozwolą nam kopać głębiej w przeszłości. Powinniśmy być w stanie wykryć więcej tego typu eksplozji, mówi. Uczona przypomina, że odkrycia dokonano za pomocą czterech różnych teleskopów, w tym Murchison Widefield Array (MWA), którego budowa jeszcze nie została dokończona. Obecnie MWA składa się z 2048 anten. Wkrótce będziemy mogli wykorzystać 4069 anten, dzięki czemu teleskop będzie 10-krotnie bardziej czuły niż obecnie. MWA to jedna z czterech części Square Kilometre Array (SKA). « powrót do artykułu

Naukowcy odkryli chmury pierwotnego gazu, które powstały w ciągu kilku minut po Wielkim Wybuchu. Skład chmur odpowiada teoretycznym przewidywaniom dotyczącym ich budowy. W Wielkim Wybuchu powstały tylko najlżejsze elementy, w zdecydowanej większości były to wodór i hel. Po kilkuset milionach lat zaczęły w nich powstawać gwiazdy, w których wytworzyły się cięższe pierwiastki, nazywane przez astronomów „metalami". Dotychczas we wszystkich chmurach gazu odkrywano dużą zawartość metali. Po raz pierwszy udało się zaobserwować pierwotny gaz, którego nie zanieczyściły metale pochodzące z gwiazd - mówi profesor Xavier Prochaska z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz. Brak metali wskazuje, że mamy do czynienia z pierwotnym gazem. To ekscytujące, gdyż jest to pierwszy gaz, który w pełni odpowiada teoretycznym przewidywaniem co do jego składu, zawartym w teorii Wielkiego Wybuchu - stwierdził Michele Fumagalli, student z UC Santa Cruz i główny autor badań. Obie chmury pierwotnego gazu zostały odkryte dzięki analizie światła odległych kwazarów dokonanej za pomocą spektrometru HIRES współpracującego z teleskopem Keck I. Dzięki zbadaniu pełnego spektrum możliwe było zaobserwowanie, które długości fali zostały pochłonięte przez materię, znajdującą się pomiędzy kwazarem a teleskopem. Widzimy linie absorpcji tam, gdzie światło pochłonął gaz i możemy dzięki temu zbadać skład tego gazu - dodaje Fumagalli. Prochaska wyjaśnia, że zastosowany instrument nie pozwala co prawda wykryć helu, ale najprawdopodobniej znajduje się on w chmurach. Zanotowano wodór oraz deuter. HIRES jest bardzo czuły na węgiel, tlen i krzem, ale żadnego z tych elementów nie odnotowano. Dotychczas najmniejsza zarejestrowana zawartość metali wynosiła 1/1000 ilości znajdującej się w Słońcu. Sądzono, że jest to wartość graniczna, że nic nie może zawierać mniej metali niż 1/1000 zawartości Słońca, gdyż metale są rozpowszechnione w całym wszechświecie. Tak więc nasze odkrycie było niespodziewane. To rzuca nowe światło na sposób rozprzestrzeniania się metali z gwiazd, które je tworzą - mówi Fumagalli.

Czy liczba wymiarów, w których żyjemy, zawsze była taka sama? Fizyk Dejan Stojkovic wraz z kolegami z uniwersytetu w Buffalo zaproponowali nową, ciekawą wizję młodego wszechświata. Naukowcy zasugerowali że w pierwszych chwilach trwania wszechświat posiadał tylko jeden wymiar - istniał jako linia ciągła. Dopiero podczas dalszej ekspansji pojawiały się kolejne wymiary - linia przekształciła się w płaszczyznę, dalej w trójwymiarową przestrzeń i ostatecznie w czasoprzestrzeń. Co ciekawe, jest możliwe, że w przyszłości w wyniku ekspansji nasz wszechświat uzyska kolejne, dodatkowe wymiary. Okazuje się, że proponowana hipoteza wyjaśniłaby kilka ważnych kwestii związanych z fizyką cząstek elementarnych z którymi naukowcy nie potrafili sobie poradzić. Wśród nich są: niezgodności pomiędzy mechaniką kwantową a ogólną teorią względności, obserwowalne przyspieszanie rozszerzania wszechświata oraz konieczności zawyżenia masy hipotetycznego bozonu Higgsa. Wszystkie te niejasności znikają kiedy zredukujemy liczbę wymiarów w młodym wszechświecie. W nowym wydaniu Physical Review Letters Stojkovic i Jonas Mureika przedstawiają doświadczenie które mogłoby potwierdzić wysunięta przez Stojkovica hipotezę "znikających wymiarów". Fale grawitacyjne, podobnie jak światło, potrzebują czasu aby dotrzeć do Ziemi. Obserwując te fale de facto oglądamy historię wszechświata. Im dalej spoglądamy tym starszą widzimy jego historię. Ponieważ fale grawitacyjne nie mogą istnieć w jedno- ani dwuwymiarowej przestrzeni, obserwacje najbardziej odległych rejonów wszechświata powinny udowodnić ich nieobecność w pierwszych chwilach po Wielkim Wybuchu. Szansą na potwierdzenie tej hipotezy jest uruchomienie projektu LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Niestety rozpoczęcie obserwacji planowane jest nie wcześniej niż w roku 2018 Jednak już teraz przeprowadzono pewne eksperymenty wskazujące na istnienie przestrzeni o mniejszej ilości wymiarów. Naukowcy zaobserwowali że strumienie promieniowania kosmicznego o energii przekraczającej 1 TeV (wartości porównywalnej do wartości energii w początkowym wszechświecie) ulegają rozproszeniu jakby znajdowały się w płaszczyźnie dwuwymiarowej. Również prace fizyków z Wielkiego Zderzacza Hadronów (Large Hadron Collider), poszukujących bozonu Higgsa mogą przyczynić się do potwierdzenia hipotezy "znikających wymiarów". W zderzeniach obserwuje się tam cząstki biegnące w przeciwnych kierunkach. To zagadkowe zjawisko nie zostało do tej pory wyjaśnione. Pisaliśmy o tym wcześniej.

Astrofizycy zgodnie przyjmują, że np. za miliard lat ich koledzy po fachu nie będą w stanie obserwować pozostałości po Wielkim Wybuchu, nie będą dysponowali bowiem dowodami, jakie my już znaleźliśmy i możemy jeszcze znaleźć. Jak wiemy, wszechświat się rozszerza, galaktyki oddalają się od siebie, a stosunkowo niedawno odkryto mikrofalowe promieniowanie tła - pozostałość po Wielkim Wybuchu. Jednak za miliard lat wszystkie galaktyki oddalą się od siebie tak bardzo, że znajdą się poza obserwowalnym horyzontem, mikrofalowe promieniowanie tła ulegnie olbrzymiemu rozproszeniu i będzie niewykrywalne. Droga Mleczna zderzy się z galaktyką Andromedy, tworząc Mlecznomedę, tworząc jedną galaktykę, a wiele z jej gwiazd, w tym Słońce, przestanie istnieć. Jednak teoretyk Avi Loeb z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics uważa, że nawet bez mikrofalowego promieniowania tła i bez widocznych galaktyk, możliwe będzie badanie rozszerzania się wszechświata i poznawanie jego przeszłości. Astronomowie z Mlecznomedy będą mogli używać w swojej pracy najdalszych dostępnych im źródeł światła, czyli superszybkich gwiazd. Loeb mówi, że co mniej więcej 100 000 lat podwójny układ gwiazd znajduje się zbyt blisko czarnej dziury w centrum galaktyki. Jej obecność powoduje, że układ zostaje rozerwany, jedną gwiazdę wchłania czarna dziura, a druga jest odrzucana z prędkością ponad 1,6 miliona kilometrów na godzinę. To wystarczająco szybko, by opuścić galaktykę. Gdy już gwiazda znajdzie się na tyle daleko, że nie będzie działała na nią grawitacja galaktyki, będzie przyspieszana przez rozszerzanie się wszechświata. Jeśli w przyszłości astronomowie będą dysponowali odpowiednimi instrumentami, to dzięki takim gwiazdom zmierzą tempo ekspansji wszechświata. Badając takie superszybkie gwiazdy będą w stanie stwierdzić, kiedy powstała galaktyka, obliczyć wiek wszechświata i odnaleźć podstawowe parametry kosmologiczne. Będą zatem mogli, tak jak ma to miejsce obecnie, tworzyć teorie podobne do modelu Lambda-CDM.

Zaledwie przed trzema miesięcami informowaliśmy o odkryciu najodleglejszego obiektu we wszechświecie, a już dowiadujemy się, że teleskop Hubble'a zajrzał jeszcze głębiej w kosmos. Tym razem zauważono niewielką galaktykę, UDFj-39546284, znajdującą się w odległości 13,2 miliarda lat świetlnych od Ziemi. Poprzedni rekord został pobity o około 150 milionów lat. Nowo odkryta galaktyka jest około stukrotnie mniejsza od Drogi Mlecznej i została stworzona przez gwiazdy, które powstały zaledwie 480 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Odnalezienie tej galaktyki bardzo nas ucieszyło, a jednocześnie jesteśmy zdziwieni, że odkryliśmy tylko jeden tak wiekowy obiekt. To wskazuje, że wszechświat w swoich początkach przechodził szybkie zmiany - mówi Ivo Labbe, jeden z autorów odkrycia. Dotychczas znamy 47 galaktyk, które pochodzą z czasów, gdy wszechświat liczył sobie około 650 milionów lat. To wskazuje, że pomiędzy 480 a 650 milionami lat po Wielkim Wybuchu doszło do wielokrotnego przyspieszenia tempa powstawania gwiazd. Odkryta galaktyka znajduje się na granicy obecnych możliwości obserwacyjnych Teleskopu Hubble'a. Jednocześnie pokazuje, jak bardzo urządzenie to zmieniło naukę. Zanim Teleskop trafił na orbitę byliśmy w stanie obserwować obiekty, których przesunięcie ku czerwieni wynosiło z=1, a powstały one 6 miliardów lat po Wielkim Wybuchu. Przesunięcie ku czerwieni to zjawisko przesuwania się długości obserwowalnych fal elektromagnetycznych w kierunku czerwieni. Im dalej leży obiekt, tym większe jest jego przesunięcie ku czerwieni. Już w roku 1995 dzięki urządzeniu Hubble Deep Field możliwości obserwacyjne ludzkości zwiększyły się do z=4. W roku 2002 astronauci zamontowali na Hubble'u urządzenia Advanced Camera i Hubble Ultra Deep Field zwiększając wartość "z" do 6. Gdy zamontowano pierwszą kamerę działającą na podczerwień - Near Infrared Camera, oraz Multi Object Spectrometer, "z" wzrosła do 7. Obecnie, po kolejnych udoskonaleniach możliwości obserwacyjne Hubble'a wynoszą z=10, co pozwala na zauważenie obiektów powstałych zaledwie 500 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Budowany właśnie przez NASA następca Hubble'a czyli James Webb Space Telescope pozwoli nam zobaczyć obiekty o z=15 i, prawdopodobnie, jeszcze starsze. Astronomowie mają nadzieję, że dzięki temu ujrzymy pierwsze gwiazdy, które mogły powstać w 100-250 milionów lat po Wielkim Wybuchu, a zatem ich wartość "z" wynosi od 15 do 30.

Według współczesnych teorii wszechświat narodził się wskutek Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,7 miliarda lat temu. Najnowsze odkrycie pozwala nam zobaczyć, co działo się przed Wielkim Wybuchem. Jego autorami są fizyk z Oxford University Roger Penrose oraz Vahe Gurzadyan z Erewańskiego Instytutu Fizyki. W mikrofalowym promieniowaniu tła (CMB) znaleźli oni ślady zdarzeń, które miały miejsce przed Wielkim Wybuchem. Mikrofalowe promieniowanie tła występuje w całym kosmosie. W latach 90. ubiegłego wieku odkryto, iż temperatura CMB charakteryzuje się anizotropią. To potwierdzałoby teorię Wielkiego Wybuchu, a zmiany w temperaturze CMB miały być zupełnie losowe, gdyż - jak się uważa - Wybuch spowodował, że promieniowanie jest niemal jednorodne. Penrose i Gurzadyan odkryli jednak w CMB koncentryczne kręgi, w których różnice temperatur są znacznie mniejsze niż oczekiwane. To z kolei oznacza, że anizotropia mikrofalowego promieniowania tła nie jest całkowicie przypadkowa. Obaj naukowcy sądzą, że kręgi te to wynik zderzeń supermasywnych czarnych dziur. W wyniku takich kolizji miałyby być gwałtowanie uwalniane olbrzymie ilości energii. Te rozbłyski energii były izotropiczne. I tutaj dochodzimy do najciekawszej części odkrycia. Otóż z wyliczeń obu naukowców wynika, że część z izotropicznych kręgów pochodzi sprzed Wielkiego Wybuchu. Uczeni zaznaczają, iż nie oznacza to, że Wybuch nie miał miejsca. Ich zdaniem odkrycie takie sugeruje, że żyjemy w cyklicznie zmieniającym się wszechświecie, w którym co jakiś czas dochodzi do Wielkiego Wybuchu. Kolizje czarnych dziur, o których była mowa powyżej, miały zaś miejsce pod koniec życia poprzedniego wszechświata.

Najpopularniejsza i uznawana za obowiązującą (choć mająca już ciekawą konkurencję) kosmologiczna teoria Wielkiego Wybuchu jest dość trudna do eksperymentalnego potwierdzenia. Być może jednak coś da się w tej materii zrobić: na przykład wymodelować czasoprzestrzeń o innej liczbie wymiarów. Brzmi nierealnie? Nie dla współczesnej techniki! Na samym początku, jak sądzi część teoretyków, wszechświat nie musiał mieć takiej struktury, jaką dziś znamy: czyli trzech wymiarów przestrzeni i jednego wymiaru czasowego. Zamiast tego posiadał dwa wymiary przestrzeni i dwa wymiary czasu. Kiedy przekształcał się on w znaną nam strukturę czasoprzestrzeni, dodatkowe wymiary przewidywane przez teorię strun - jak sądzą fizycy - zwinęły się. Procesowi temu miałoby towarzyszyć zjawisko zwane Wielkim Błyskiem, czyli nagły wzrost radiacji. Przejście od takiego dziwnego wszechświata do nam znanego chce wymodelować eksperymentalnie para fizyków: Igor Smolyaninov z Uniwersytetu Maryland w College Park oraz Evgenii Narimanov z Uniwersytetu Purdue w West Lafayette, w stanie Indiana. Rozważywszy sposób rozchodzenia się fal elektromagnetycznych w takim dziwnym, przemieniającym się uniwersum dwaj panowie uważają, że da się go wywołać w rzeczywistości, na stole laboratoryjnym. Kluczem do tego miałyby być metamateriały, czyli materiały pozwalające precyzyjnie kontrolować sposób rozchodzenia się w nich światła. Naginanie czasoprzestrzeni w laboratorium? Metamateriały, o których niedawno pisaliśmy, dają nadzieję na powstanie niezwykłych przyrządów optycznych: doskonałych soczewek, potężnych mikroskopów czy materiałów dających niewidzialność. Pomysł Smolyaninova i Narimanova jest jednak daleko bardziej zdumiewający. Kiedy fale świetlne przechodzą przez przezroczysty materiał, ich prędkość zmienia się: maleje długość fali, rośnie zaś częstotliwość. Taka zmiana przebiega jednakowo we wszystkich kierunkach. Smolyaninov i Narimanov opisują teoretycznie metamateriały, w których zależność pomiędzy częstotliwością fali a przestrzenną zmianą pola jest wysoce anizotropowa (niejednakowa dla różnych kierunków). Dla określonych konfiguracji możliwe byłoby zwiększenie rzeczywistej długości fali w wybranym kierunku, podczas kiedy generalna częstotliwość fali zmniejszałaby się. Zespół fizyków uważa, że taka założona hiperboliczna zależność pomiędzy przestrzenną a czasową zmiennością fali elektromagnetycznej odpowiada temu, co działo się w czasoprzestrzeni z dwoma wymiarami przestrzennymi i dwoma czasowymi. Jedną z właściwości takiej specyficznej geometrii jest nieskończona ilość układów pola elektromagnetycznego możliwych dla wybranej długości fali - w naszej (normalnej) czasoprzestrzeni liczba takich układów jest duże, ale nie nieskończona. Opisywany teoretycznie radiacyjny Wielki Błysk podczas przekształcania się wczesnej czasoprzestrzeni w obecną byłby spowodowany właśnie uwolnieniem energii istniejącej w nieskończonych układach pól. Pomysłodawcy zapewniają, że kontrolowana w ten sposób w laboratorium fala nie doprowadzi do żadnych osobliwości ani paradoksów w rodzaju podróży w czasie. Będzie to normalne, fizyczne zjawisko, modelujące jedynie pewien aspekt założonej teoretycznie czasoprzestrzeni. Będzie ono ponadto podlegać prozaicznym ograniczeniom, jak rozpraszanie i utrata energii, które teoria celowo pomija. Czy pomysł zostanie wcielony w życie? Bardzo możliwe. Studium dwojga autorów, opublikowane w Physical Review Letters z 6 sierpnia, proponuje wykonanie eksperymentalnej struktury z konkretnego metamateriału: cienkich arkuszy stworzonych z drobnych drutów galu. Stawałyby się ona bardziej przewodliwe topiąc się w temperaturze nieco wyższej od pokojowej. Według obliczeń topnienie zamieniałoby taki metamateriał ze zwykłego w hiperboliczny i z powrotem. Zatem podczas schładzania rozgrzanego materiału można by obserwować zjawisko analogiczne do Wielkiego Błysku.

Wun-Yi Shun z Thing Hua University na Tajwanie zaproponował nowe modele kosmologiczne, które mogą lepiej wyjaśniać budowę wszechświata niż teoria Wielkiego Wybuchu. Modele Shuna pozwalają objaśnić np. problem coraz szybszego rozszerzania się wszechświata i to bez konieczności odwoływania się do takich stałych jak np. ciemna energia. Shu postanowił spojrzeć w zupełnie nowy sposób na takie pojęcia jak czas, przestrzeń masa i długość. W zaproponowanym przezeń modelu czas i przestrzeń mogą zmieniać się jedno w drugie, a czynnikiem zmiany może być różna prędkość światła. Do podobnych przemian dochodzi pomiędzy masą a długością, a czynnikiem zmiany jest tutaj zmieniająca się "stała" grawitacji oraz zmieniająca się prędkość światła. Innymi słowy Shu proponuje by uznać, że w miarę jak wszechświat się rozszerza, czas zmienia się w przestrzeń, a masa w odległość. Gdy wszechświat się kurczy, zachodzą odwrotne przemiany. Model Shu zakłada przede wszystkim, że: - prędkość światła i stała grawitacji nie są stałe, a ulegają zmianom w miarę ewolucji wszechświata, - czas nie ma początku ani końca, - wszechświat ma kształt hipersfery, a więc nie występuje w nim problem horyzontu i problem płaskości związane z teorią Wielkiego Wybuchu, - tempo rozszerzania się wszechświata czasami przyspiesza, a czasami zwalnia. Shu przetestował swój model wykorzystując do tego celu najnowsze obserwacje dotyczące supernowej typu 1a. Ujawniają one, że rozszerzanie się wszechświata przyspiesza. Model Shu pasuje do tych obserwacji. Tymczasem teoria Wielkiego Wybuchu nie pasuje, co skłoniło naukowców do szukania wyjaśnień w istnieniu ciemnej energii. Moja praca przedstawia nowy model teoretyczny opisujący, w jaki sposób oddziałują na siebie geometria czasoprzestrzeni oraz dystrybucja masy i energii - mówi Shu. Rozwiązuje ona współczesne problemy kosmologiczne, takie jak wielki wybuch, ciemna energia i problem płaskości - dodaje.

W prestiżowym piśmie Preceedings of the National Academy of Sciences ukazał się artykuł, w którym dwóch matematyków - Blake Temple z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davies i Joel Smoller z University of Michigan - dowodzi, że ciemna energia nie istnieje. Jeśli mają rację, ich teoria może całkowicie zmienić postrzeganie budowy wszechświata. Temple i Smoller postulują, że wszechświat nie rozszerza się coraz szybciej napędzany przez tajemniczą ciemną energię. Ich zdaniem rozszerzające się fale wędrujące przez czasoprzestrzeń powodują, że wydaje się nam, iż odległe galaktyki coraz szybciej uciekają. Istnienie tych fal, zainicjowanych przez Wielki Wybuch, wyjaśnia, dlaczego obiekty wydają się znajdować dalej, niż wynika to z Modelu Standardowego. Matematycy przedstawili serię wyliczeń, w których pokazują, jak teoria o fali pasuje do ogólnej teorii względności i jak powoduje ona względne przyspieszenie. Na tym etapie myślimy, że to bardzo ciekawa teoria. Naszym zdaniem nie ma żadnego przyspieszenia. Galaktyki są tam, gdzie być powinny, ale w wyniku działania fali widzimy je w nieco innej pozycji niż przypuszczaliśmy, że się znajdują - mówi Temple. Swoją teorię porównuje do wrzucenia kamienia do wody. Miejsce upadku kamienia to Wielki Wybuch. Od niego rozchodzą się koncentrycznie fale. Gdy formują się galaktyki, to znajdują się one w nieco innym miejscu, niż gdyby fali nie było. A więc znajdują się nie tam, gdzie możemy się ich spodziewać. Trzeba jednak wziąć pod uwagę fakt, że z Ziemi wydaje się, iż obiekty uciekają równomiernie we wszystkich kierunkach. Teoria fali zmusza nas więc do przyjęcia jednego z dwóch założeń: albo Droga Mleczna znajduje się w pobliżu centrum wszechświata, niedaleko miejsca, gdzie doszło do Wielkiego Wybuchu, albo też że znajdujemy się znajdujemy się w centrum jakiejś mniejszej fali, a on wpływa na nasze postrzeganie innych obiektów. Z całym dowodem można zapoznać się na stronie domowej Blake'a Temple'a [PDF].

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles stworzyli najmniejszą żarówkę na świecie. Jej drucik żarowy stanowi pojedyncza nanorurka o długości 100 atomów. Gołym okiem nie można go zobaczyć. Dopiero po zapaleniu żarówki zauważymy miniaturowe źródło światła. Miniaturowe urządzenie nie powstało jednak dla zabawy. Profesor Chris Regan i jego zespół stworzyli je, by zbadać zjawiska zachodzące na pograniczu termodynamiki i mechaniki kwantowej. Żarówka ma umożliwić przestudiowanie prawa Plancka, które opisuje emisję światła przez ciało doskonale czarne. Odnosi się ono do emisji z wielu obiektów, a naukowców szczególnie interesuje mikrofalowe promieniowanie tła, czyli pozostałość po Wielkim Wybuchu, również opisywane przez prawo Plancka. Żarnik miniaturowej żarówki składa się z mniej niż 20 milionów atomów. To wystarczająco dużo, by wyciągnąć istotne statystycznie wnioski na temat zachodzących zjawisk, a jednocześnie na tyle mało, że żarnik można uznać za urządzenie molekularne, a więc podlegające prawom mechaniki kwantowej. Naszym celem jest zbadanie, jak prawo Plancka ma się do miniaturowych obiektów. Te dwa tematy - emisja z ciała doskonale czarnego oraz skala nano - mieszczą się na pograniczu termodynamiki i mechaniki kwantowej, uważamy więc, że nasze urządzenie jest bardzo interesującym systemem do badania - stwierdził profesor Regan. Jako ciekawostkę można dodać, że żarnik miniaturowej żarówki jest bardzo podobny do tego, który znajdował się w żarówce Edisona. I tam żarnik składał się z węgla. Współczesny żarnik ma jednak objętość bilion razy mniejszą niż żarnik Edisona.

Uczeni z University of Wisconsin-Madison twierdzą, że możemy "zobaczyć” kształty dodatkowych wymiarów, przewidzianych w teorii strun, badając ich wpływ na energię kosmiczną. W najnowszym numerze pisma Physical Review Letters zamieścili artykuł, który dowodzi, iż możliwe jest wykorzystanie danych uzyskanych z eksperymentów do badania natury dodatkowych wymiarów. Teoria strun (powstała w 1970 roku i zwana obecnie teorią strun bozonowych) mówi, że wszystko we wszechświecie, od najmniejszych cząstek po największe galaktyki, jest zbudowane z niewielkich wibrujących strun energii. Jest to bardzo popularna teoria, ale dotychczas nie mamy żadnych dowodów na jej poparcie. Jej matematyczny model sugeruje, że oprócz znanych nam czterech wymiarów (trzech fizycznych + czas), istnieje jeszcze sześć innych. Te dodatkowe, niewidoczne wymiary, są zakrzywione do rozmiarów subatomowych i "otaczają” każdy najmniejszy punkt wszechświata. Z teorią strun (obecnie jej następczynią jest stworzona w 1984 roku teoria superstrun) naukowcy wiążą olbrzymie nadzieje. Chcieliby z niej wyprowadzić ogólną teorię względności i mechanikę kwantową, tworząc w ten sposób kwantową teorię grawitacji. Prace akademików z Wisconsin być może pozwolą na rozpoczęcie doświadczalnych badań, które pogłębią naszą wiedzę na temat strun i budowy wszechświata. Z matematycznego modelu wynika, że te dodatkowe, niewidoczne dla nas wymiary, mogą przyjąć jeden z dziesiątków tysięcy możliwych kształtów, a każdy z nich będzie własnym kosmosem z własnymi prawami fizycznymi. Te kształty są tak małe, że nie jesteśmy w stanie ich obserwować. Uczeni postanowili więc zaobserwować wpływ, jaki wywierają one na otoczenie. Doszli do wniosku, że sześć niewidocznych wymiarów największy wpływ wywierało przed Wielkim Wybuchem, gdy sam wszechświat był jedynie punktem skondensowanej materii i energii. Pomyśleliśmy, że trzeba się cofnąć w czasie i sprawdzić, co się wówczas działo – powiedział kierujący badaniami fizyk Gary Shiu. Do podróży w czasie wykorzystali mapę energii kosmicznej, uwolnionej podczas Wielkiego Wybuchu. Rozkład energii we wszechświecie znamy m.in. dzięki satelitom NASA. Mapa ta nie zmieniła się w ciągu ostatnich 13 miliardów lat, więc pokazuje nam kosmos w momencie jego tworzenia się. Shiu twierdzi, że tak jak na podstawie cienia rzucanego przez przedmioty można wnioskować o ich kształcie, tak rozkład energii wskazuje na kształt sześciu wspomnianych wymiarów. By odkryć niewidoczne kształty uczeni skorzystali z prostych zasad geometrii. Na ich podstawie, biorąc pod uwagę naszą obecną wiedzę, stworzyli mapę rozkładu energii. Gdy porównano ją z rzeczywistą mapą, zauważono małe, ale istotne różnice. Te właśnie różnice biorą się właśnie z oddziaływania sześciu nieznanych wymiarów, uważa Shiu. Co prawda, dodaje, nie posiadamy obecnie wystarczająco dużej ilości danych, by określić te kształty precyzyjnie, ale już teraz tworzone są projekty, które w najbliższej przyszłości dostarczą nam dodatkowych informacji, które pozwolą stopniowo zmniejszać liczbę możliwych kształtów tworzonych przez sześć wymiarów. Jeśli określimy ich kształt, będziemy wiedzieli, czy teoria strun jest prawdziwa – mówi Henry Tye, fizyk z Cornell University, który nie był zaangażowany w badania.

Naukowcy z California Institute of Technology (Caltech) twierdzą, że w mikrofalowym promieniowaniu tła (CMB) znajdują się informacje, pochodzące sprzed powstania wszechświata. Istnienie CMB uznaje się za najmocniejszy dowód na poparcie teorii Wielkiego Wybuchu. W 1992 roku satelita Cobe wykrył niewielkie zakłócenia w tym promieniowaniu. Doktor Adrienne Brickcek wraz z kolegami z Caltech wysuwa obecnie teorię, że fluktuacje te to dowód, iż nasz wszechświat "wypączkował" z wcześniejszego wszechświata. Wysuwając swoje twierdzenia naukowcy opierają się na danych z satelity WMAP, który od 2001 roku bada CMB. Amerykanie wysunęli tę teorię, gdyż z danych WMAP wynika, że z jednej strony wszechświata fluktuacje mikrofalowego promieniowania tła są o 10% silniejsze, niż z drugiej strony. Ich zdaniem, może to być przypadek, ale taka struktura mogła też zostać "odziedziczona" po poprzednim wszechświecie. Mówimy, że przed Wielkim Wybuchem nie istniał czas. Tymczasem powinniśmy mówić, że nie wiemy, czy wcześniej coś istniało, a jeśli istniało, to co to było - stwierdził podczas prezentacji profesor Sean Carroll, współautor badań. Teoria uczonych z Caltechu wymaga jeszcze dopracowania, jeśli jednak mają oni rację, to po raz pierwszy mamy do czynienia z informacjami pochodzącymi sprzed początków naszego wszechświata.

Zebrani w Pekinie fizycy poinformowali o zamiarach zbudowania urządzenia, które wyznaczy kolejny przełom w historii fizyki. Mowa tutaj o długim na 32 kilometry akceleratorze cząstek, w którym będzie dochodziło do zderzeń elektronów z pozytronami. W ich wyniku będzie można odtworzyć warunki, jakie panowały w momencie Wielkiego Wybuchu. Koszt budowy urządzenia oceniono na 6,7 miliarda dolarów. W prace projektowe zaangażowanych jest 60 naukowców z całego świata. Koncepcja akceleratora jest już opracowana, a uczeni zastanawiają się, w jaki sposób obniżyć koszty jego budowy. Warto zwrócić uwagę na miejsce ogłoszenia zamiarów wybudowania akceleratora – Instytut Fizyki Wysokich Energii w Pekinie. Oznacza to, że po dziesiątkach lat dominacji na tym polu USA i Europy, na scenę wkracza Azja. Badaniami takimi zainteresowane są przede wszystkim Chiny i Japonia. Początkowo Międzynarodowy Zderzacz Liniowy będzie miał długość 32 kilometrów, a przyspieszane elektrony nabywałyby energię rzędu 500 miliardów elektronowoltów. Później może zostać wydłużony do 50 kilometrów, a energia elektronów zwiększyłaby się do biliona elektronowoltów. Międzynarodowy Zderzacz Liniowy (ILC) stanowiłby uzupełnienie Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC), który powstanie pod Genewą. LHC, gdy pod koniec bieżącego roku rozpocznie pracę, będzie najpotężniejszym tego typu urządzeniem na świecie. Wykorzystywane w nim wiązki protonów będą miały energię rzędu 7 bilionów elektronowoltów, a fizycy mają nadzieję, że LHC pozwoli im udowodnić istnienie tzw. bozonów Higgsa. Wydawałoby się, że powstanie LHC uczyni zbędnym budowanie Międzynarodowego Zderzacza Liniowego. Nic bardziej błędnego. LHC wykorzystuje protony, które składają się z mniejszych elementów: kwarków i gluonów. Informacje uzyskane ze zderzeń protonów są mocno zakłócone przez te liczne i różniące się od siebie cząstki. ILC posłużyłby do dokładniejszego sprawdzania danych i teorii powstałych dzięki pracy LHC. Wykorzystywane w nim elektrony i pozytrony są bowiem "czystymi” cząstkami, więc informacje nie będą zakłócane. Głównym problemem pozostaje finansowanie budowy Międzynarodowego Zderzacza Liniowego. Z tego też powodu najprawdopodobniej do rozpoczęcia jego budowy dzielą nas całe lata. Uczeni określili już trzy miejsca, w których mógłby zostać zbudowany. Są to okolice instytutu CERN pod Genewą, laboratorium im. Fermiego w Batavii w stanie Illinois oraz góry Japonii.

Wreszcie udało się wyjaśnić, co się stało z brakującym od czasów Wielkiego Wybuchu litem. Okazało się, że pochłaniają go gwiazdy. Rozbieżność między ilością litu, która według wyliczeń miała powstać na początku wszechświata, a znajdowaną obecnie jego "garstką" wprawiała astronomów w zakłopotanie, stawiając pod znakiem zapytania fundamentalną teorię planetarną. Teoria głosiła, że podczas Wielkiego Wybuchu z podstawowych składników, helu i wodoru, powstało do 3 razy więcej litu, który wchodzi teraz w skład starszych gwiazd. Zespół Obserwatorium Astronomicznego w Uppsali uważa, że rozwiązał zagadkę brakującego litu. Szwedzcy naukowcy twierdzą, że o ile inne pierwiastki weszły w skład najróżniejszych obiektów kosmicznych, to lit został "ściągnięty" przez gwiazdy i uległ w nich zniszczeniu, gdy temperatura przekroczyła 2 miliony stopni. Swoje twierdzenia uczeni wysunęli na podstawie obserwacji 18 gwiazd w różnym wieku. Na ich podstawie obliczyli, że wyjściowa ilość litu była o 78% wyższa niż obecnie. To wyjaśnia różnice pomiędzy teorią Wielkiego Wybuchu a stanem obecnym.