Evidências da teoria das cordas: os raios cósmicos
Video: Preparação: Teoria de Cordas
Os raios cósmicos poderia oferecer evidências da validade da teoria das cordas. Os cientistas não são susceptíveis de ver alguns eventos improváveis em laboratórios na Terra, pelo menos sem um monte de trabalho, por isso às vezes eles olham onde é mais provável para encontrá-los. Porque os raios cósmicos contêm muito altas energias e demoram tanto para chegar até nós, os cientistas esperam poder observar esses eventos difíceis de ver, estudando os acontecimentos cósmicos.
Os raios cósmicos são produzidos quando as partículas são enviados por eventos astrofísicos a vagar pelo universo sozinho, alguns viajando quase à velocidade da luz. Alguns ficam vinculados dentro do campo magnético galáctico, enquanto outros se libertar e viajar entre galáxias, viajando milhares de milhões de anos antes de colidir com outra partícula. Estes raios cósmicos pode ser mais poderoso do que os nossos aceleradores de partículas mais avançadas.
Primeiro de tudo, os raios cósmicos não são realmente raios. Eles são partículas isoladas em principalmente três formas: protões livres 90 por cento, 9 por cento de partículas alfa (dois protões e dois neutrões ligadas entre si - o núcleo de um átomo de hélio), e electrões livres 1 por cento (partículas beta menos, na física-falar ).
eventos astrofísicos - tudo a partir de erupções solares para binário colisões estrelas supernovas - cuspir regularmente partículas para fora no vácuo do espaço, para o nosso planeta (e, por sua vez, os nossos corpos) são constantemente bombardeados com eles. As partículas podem viajar por todo o Galaxy, ligada pelo campo magnético da Galaxy como um todo, até colidirem com uma outra partícula. (Partículas de energia mais altos, é claro, pode até escapar da galáxia.)
Felizmente para nós, a atmosfera eo campo magnético da Terra protege-nos do mais enérgico dessas partículas, então não estamos continuamente tratados com radiação intensa (e letal). As partículas energéticas são desviados ou perder energia, por vezes colidindo na atmosfera superior para dividir-se em partículas mais pequenas, menos energéticos. No momento em que chegar até nós, estamos impressionado com a versão menos intensa desses raios e seus descendentes.
Video: Fluído Cósmico Universal - Teoria das Cordas
Os raios cósmicos têm uma longa história como substitutos experimentais. Quando Paul Dirac previu a existência de antimatéria na década de 1930, há aceleradores de partículas poderia chegar a esse nível de energia, de modo a evidência experimental da sua existência veio de raios cósmicos.
À medida que as partículas de raios cósmicos mover-se através do espaço, eles interagem com a radiação cósmica de fundo (RCF). Esta energia de microondas que permeia o universo é muito fraco, mas para as partículas de raios cósmicos, que se deslocam quase à velocidade da luz, a radiação cósmica de fundo parece ser altamente energético. (Este é um efeito da relatividade, porque a energia está relacionada ao movimento.)
Em 1966, os físicos soviéticos Georgiy Zatsepin e Vadim Kuzmin, bem como o trabalho independente Kenneth Greisen da Universidade de Cornell, revelou que essas colisões teria energia suficiente para criar partículas chamadas mésons (Especificamente chamado pi-mesões, ou pions).
A energia utilizada para criar os pions teve que vir de algum lugar (por causa da conservação da energia), de modo que os raios cósmicos perderia energia. Isto colocou um limite superior sobre o quão rápido os raios cósmicos poderiam, em princípio, de viagem.
Na verdade, a energia de corte GZK necessário para criar as pions seria de cerca de 1019 eV (cerca de um bilionésimo da energia de Planck, de 10 de19 GeV).
O problema é que, enquanto a maioria das partículas de raios cósmicos cair bem abaixo desse limite, alguns eventos muito raros que tiveram Mais energia do que este limiar - em torno de 1020 eV. O mais famoso destas observações foi em 1991 no observatório de raios cósmicos da Universidade de Utah da mosca olho em Dugway do Exército os EUA Proving Ground.
Research, desde então, indica que o corte GZK realmente existe. A ocorrência rara de partículas acima do ponto de corte é um reflexo do facto de que, muito ocasionalmente, estas partículas atingir a Terra antes de entrar em contacto com fotões CMBR suficientes para retardar-los para baixo para o ponto de corte.
Ainda assim, a eventual existência de tais partículas energéticas proporciona um dos meios de explorar estas faixas de energia, bem acima do que corrente aceleradores de partículas pode atingir, de modo a teoria da corda pode ter uma possibilidade de um teste experimental utilizando raios cósmicos de alta energia, mesmo se eles são incrivelmente raro.