Makro ir mikro pasaulių žinios

Patvirtino dviejų Žemės dydžio planetų egzistavimą

Astronomams pirmą kartą pavyko aptikti du Žemės dydžio pasaulius, skriejančius aplink į Saulę panašią žvaigždę. Viena iš planetų yra vos 3 proc. didesnė nei Žemė, kita – 13 proc. mažesnė, šiek tiek smulkesnė nei Venera. Manoma, kad planetos sudarytos iš uolienų, panašiai kaip Žemė, tačiau jos skrieja labai arti savo žvaigždės, Kepler-20, kad jų temperatūra greičiausiai per daug aukšta, kad būtų palanki gyvybei egzistuoti. Didesniojoje planetoje, Kepler-20f, „metai“ trunka 19,5 dienų. Ji turi storą vandens garų atmosferą. Mažesnioji, Kepler-20e, aplink žvaigždę apskrieja per 6,1 dienų.

Šių planetų aptikimas vadinamas technologiniu žygdarbiu. Tai mažiausios egzoplanetos, aptiktos nuo 1995 metų, kai oficialiai paskelbta apie pirmojo pasaulio už Saulės sistemos ribų atradimą. Atstumas iki jų yra didžiulis: Kepler-20 yra už maždaug 1 tūkst. šviesmečių nuo Žemės. Iki šiol 534 žvaigždžių sistemose aptiktos 708 planetos – apie tai skelbiama Ekstrasoliarinių planetų enciklopedijoje. Beveik visos jos yra dujų milžinės, esančios per arti ar per toli nuo žvaigždės, kad jose galėtų būti vandens, būtino gyvybei. Patvirtinta, kad tik trys iš jų yra uolingos ir skrieja „auksinėje zonoje“, kur temperatūra yra švelni. Dvi iš jų – Gliese 581d ir HD 85512b – skrieja aplink mažesnę nei vėsesnę žvaigždę nei Saulė. Trečioji yra Kepler-22b, atrasta gruodžio 5 dieną. Ji 2,4 karto didesnė nei Žemė, per 290 dienų apskrieja aplink Saulę primenančią žvaigždę.

Dvi naujausias egzoplanetas atrado Francois Fressino iš Harvardo-Smitsonijaus astrofizikos centro vadovaujama komanda, naudojusi Nacionalinės aeronautikos ir kosminės erdvės tyrimo administracijos (NASA) „Kepler“ kosminį teleskopą. 600 mln. dolerių kainavusi misija pradėta 2009 metų kovą. „Kepler“ stebi daugiau kaip 150 tūkst. žvaigždžių, ten ieškodamas mažų šviesos virpėjimų. Tai gali signalizuoti apie planetą, praskriejančią priešais žvaigždę ir užtemdančią šviesą, kuri pasiekia teleskopą. Iki šiol „Kepler“ surado 2326 „planetas kandidates“, kurios, kaip gali patvirtinti tolesni stebėjimai, yra egzoplanetos.

Nors abi planetos yra šiek tiek mažesnės nei Žemė, tačiau prie savo žvaigždės priartėjusios daug labiau – jas ir žvaigždę skiriantis atstumas sudaro mažiau nei 1 proc. atstumo, skiriančio Žemę ir Saulę (tai yra apie 150 mln. kilometrų), tad abiejose planetose yra per daug karšta, kad ten galėtų egzistuoti mums žinoma gyvybė. Prieš žvaigždei KIC 05807616 tampant raudonąja milžine, abu pasauliai greičiausiai buvo į Jupiterį panašūs dujiniai milžinai, buvę gana toli nuo žvaigždės. Tačiau tuomet KIC 05807616 žvaigždinis apvalkalas smarkiai išsiplėtė. Atrodo, kad tai turėjo rimtų priežasčių ir žvaigždei, ir planetoms, sako mokslininkai. Laipsniškai keliaujanti žvaigždės link planeta nuplėšia atmosferą nuo jos, o tuo pat metu trintis su žvaigždės apvalkalu nuplėšia ir dujinius bei skystus sluoksnius nuo planetos, palikdama tik kieto branduolio dalis, – aiškina mokslininkai.

Tačiau verta pastebėti, kad bent kiek į Žemę panašios planetos, ypač su joje egzistuojančia kokia nors gyvybės forma, dar nesurasta. Be to, net ir radus tokią kosminėje platybėse jokios praktinės reikšmės neturėtų.

Pirmąkart atrasta nauja dalelė

Mokslininkai yra ties istorinio atradimo slenksčiu. Jie išanalizavo įspūdingą kiekį duomenų, kuriuos per pusantrų veikimo metų pateikė Didysis hadronų greitintuvas (Large Hadron Collider – LHC). Jame supriešinami du protonų srautai, kurie susiduria numatytuose taškuose. Juose yra įrengti galingi detektoriai, ieškantys po susidūrimo susidariusių naujų subatominių dalelių. Milžiniškas įrenginys, esantis apskritimą sudarančiame tunelyje ties Prancūzijos ir Šveicarijos siena, buvo sukurtas siekiant atrasti Higgso bozoną – subatominę dalelę, kurios jokiais kitais dalelių greitintuvais iki šiol nepavyko aptikti. Dalelė, kurios egzistavimą 1960 metais prognozavo Edinburgo universiteto (Jungtinė Karalystė) fizikas Peteris Higgsas, yra paskutinė trūkstama Standartinio modelio dalis. Standartinis modelis – taisyklių rinkinys, apibrėžiantis subatominių dalelių sąveikas. Tai yra labiausiai paplitusi dalelių fizikos teorija. Higgso bozonas paaiškina, dėl ko kitos dalelės turi masę, todėl yra labai svarbus kosmoso suvokimo elementas.

Fizikai tikisi atrasti Higgso bozoną, vadinamąją „dieviškąją dalelę“. Higgso bozonas – kol kas nežinoma materijos rūšis, kuri, kaip manoma, suteikia masę kitoms dalelėms, – yra paskutinis elementas, užpildysiantis ir patvirtinsiantis dalelių fizikos standartinį modelį. Ši nuostabi teorija aprašo daleles (kvarkus ir leptonus) ir stiprias, silpnas bei elektromagnetines jėgas, kurios sąveikaudamos sudaro mūsų pasaulį (įvertinant ir gravitacijos teoriją). Kvarkų kombinacijos sudaro protonus ir neutronus, iš protonų ir neutronų susidaro atomų branduoliai, iš branduolių ir elektronų (tam tikro tipo leptonų) sudaromi atomai, iš jų molekulės, o iš jų – šokoladas, žmonės, planetos, žvaigždės ir taip toliau. Standartiniame modelyje nėra mįslių ar problemų, jis fundamentaliai aprėpia viską nuo kondensuotųjų medžiagų fizikos iki astrofizikos. Jis pasiekia tikslą, kurio fizikai siekė keturis šimtmečius. Paties Higgso bozono ieškoma kelis dešimtmečius: pagrindinis požymis, pagal kurį sprendžiama apie šios dalelės egzistavimą LHC greitintuve – bozono skilimas į du fotonus. Tokį bozono aptikimo būdą nuo praėjusio amžiaus devinto dešimtmečio vidurio buvo svarstoma taikyti numatytame Superlaidžiajame super greitintuve (Superconducting Super Collider), kurį planuota statyti Waxahachie vietovėje Teksaso valstijoje (JAV), tačiau 1993 metais projektas buvo atšauktas.

Europos branduolinių mokslinių tyrimų organizacijos (CERN) laboratorijoje su didžiuoju hadronų greitintuvu LHC dirbančių mokslininkų pirmą kartą aptikta nauja dalelė, pavadinta „Chi-b (3P)“, gali padėti mokslininkams suprasti jėgas, kurios jungia medžiagą. Ši dalelė yra aktyvesnė „Chi“ dalelės, kuri buvo pastebėta per ankstesnius bandymus, atmaina. „Naujoji dalelė sudaryta iš žemiausiojo kvarko, susijungusio su žemiausiuoju antikvarku, – aiškino su LHC dirbantis profesorius Rogeris Jonesas. – Žmonės ne vienerius metus manė, kad ši aktyvesnė dalelės atmaina turėtų egzistuoti, bet iki šiol niekam nepavyko jos aptikti“. Profesorius sakė, kad atradimas svarbus, nes padeda suprasti kvarkus su antikvarkais jungiančias jėgas. Tai tokia pati branduolinė jėga, kuri jungia, pavyzdžiui, atomo branduolyje esančius protonus ir neutronus.

LHC atliekamais tyrimais bandoma paaiškinti dabar egzistuojančias nuostatas apie subatominių dalelių ryšius ir atrasti naujų su tuo susijusių fizikos dėsnių. Dalelių greitintuve atliekami protonų susidūrimai. Mokslininkai tyrinėja per susidūrimus skilusias daleles. Mokslininkai spėja, kad, atradus Higgso bozoną, būtų galima paaiškinti, kodėl medžiaga turi masę. Higgso bozono atradimas užpildytų standartinio fizikos modelio spragas ir galėtų atverti duris naujam supratimui. LHC bemaž atrasto Higgso bozono savybės ir masė leidžia manyti, kad fizikai netrukus dalelėms atras superpartnerius (hipotetines daleles, egzistuojančių dalelių partneres, kurias numato supersimetrijos teorija) ir kad stygų teorija bus pradėta jungti su realiuoju pasauliu.

Su Didžiuoju hadronų greitintuvu dirbantys mokslininkai anksčiau šiais metais teigė, kad iki 2012 metų pabaigos arba atras Higgso bozoną, arba įrodys, kad tokia dalelė neegzistuoja. CERN tyrimų centro darbuotojas ir atstovas spaudai prof. Guido Tonelli teigia, kad „dieviškosios dalelės“ paieškos gali būti baigtos daug anksčiau. Mokslininkai jau prieš Kalėdų šventes ketino paskelbti, kad jiems pavyko atrasti „dieviškąją dalelę“ – Higgso bozoną, kurios masė 125 gigaelektronvoltų. Mat, jau gruodžio viduryje sklido gandai, kad mokslininkai rado tą dalelę. Tačiau tikimybė siekė ne daugiau nei 2,5–3,5 sigma (96–99.9 proc.), o tam, kad būtų paskelbtas tikras atradimas, duomenų tikrumo laipsnis turi būti ne mažesnis nei 5 sigma. Tačiau net jei tikrumo laipsnis būtų siekęs 3,5, dalelių fizikai, inžinieriai, mokslininkai ir filosofai galėtų šokinėti iš džiaugsmo. Teorijos byloja, kad po Didžiojo sprogimo susiformavo neregima jėga, vadinama Higgso lauku,o kartu atsirado ir su šiuo lauku siejama dalelė – Higgso bozonas. Šis laukas suteikia masę kitoms fundamentalioms dalelėms. Dalelės teorinis egzistavimas iš esmės užpildo Standartinio modelio, paaiškinančio kaip veikia Visata, spragą. Tačiau (skirtingai nei kitos fundamentalios kosmosą sudarančios dalelės) iki šiol Higgso bozonas nebuvo stebėtas eksperimentiškai.

© 2011 „XXI amžius“