که در آن همه باريونهای سنگين برود ؟

Paul M. ساتر است یک اخترفیزیکدان در SUNY استونی بروک و Flatiron موسسه میزبان بخواهید یک فضانورد و فضای رادیوو نویسنده کتاب "چگونه به مرگ در فضا." او به کمک این مقاله به Space.com's کارشناس صدای: Op-Ed & بینش.

بیایید آن روبرو هستند: ما می دانیم که تقریبا هیچ چیز در مورد جهان است. مطمئن شوید که ما باید برخی از چیزهایی که میخ: ما می دانیم که در مورد وجود ماده تاریک و انرژی تاریک. ما می دانیم که در مورد انفجار بزرگ. ما می دانیم که چگونه کهکشان ها شکل طی میلیاردها سال. و اکثر دردناکی از همه ما می دانیم که "عادی" ماده (نوعی از ماده است که باعث می شود ستاره ها, کهکشانها و سیارات و شما) است که بیش از 5 درصد از تمام جرم و انرژی در جهان است.

و چه چیزی بدتر: ما واقعا نمی دانم که در آن نیم که طبیعی است.

مرتبط: جهان: انفجار بزرگ در حال حاضر در 10 گام آسان

یک سرشماری از جهان

اول تعریف سریع. برای اهداف این مکالمه خدمت با آید تپه قاشق مربا خوری از انسان تعصب ما تماس بگیرید "عادی" این موضوع است که باعث می شود تا آشنا و روزمره آیتم های خانگی مانند تلویزیون و مبلمان و مولکولی ابرها. ستاره شناسان این "baryonic" موضوع به دلیل آن عمدتا ساخته شده از باريونهای سنگين: پروتون و نوترون و مانند آن. بنابراین حتی اگر baryonic ماده چیزی جز یک بیت بازیکن در بازی بزرگ (شما می توانید از پاک کردن هر کهکشان در جهان و پیشرفت های تاریخ کیهانی را در unblinking) ما بیشتر با آن آشنا بنابراین ما آن را "طبیعی است."

و این واقعیت است که ما یک مشکل شمارش تمام باريونهای سنگين ممکن است به نظر می رسد مانند یک ادعای جسورانه را که ما می دانیم آنچه در جهان ساخته شده است حتی اگر ما نمی تواند آن را پیدا کنید. اما ما دو غول قطعه از شواهد است که به کمک ما حساب همه باريونهای سنگين, حتی زمانی که آنها نمی نور بالا برای ما تلسکوپ.

برای اولین بار — و این شگفت انگیز است برای من حتی از نوع ما خیلی درک شرکت از فیزیک جهان بود که آن را تنها در ده دقیقه ، در آن زمان میلیاردها سال پیش در جهان کوچک و متراکم به اندازه کافی برای اولین بار پروتون ها و نوترون ها (دفعات بازدید: باريونهای سنگين) به متراکم از سوپ ازلی. و از آنجا که ما درک فیزیک هسته ای به خوبی به اندازه کافی به نیروگاه ها و بمب های ما می تواند پیش بینی.

کسانی که پیش بینی ما بگویید که چگونه بسیاری از مجموع باريونهای سنگين باید وجود داشته باشد در جهان هستی همراه با نسبت نور عناصر (مانند هلیوم و لیتیوم) به هیدروژن. و از آنجایی که ما رعایت همان نسبت که ما در محاسبات پیش بینی ما اعتماد به نفس زیادی که این محاسبات به اندازه کافی خوب برای قرار دادن یک محدودیت در baryon جمعیت جهان است.

دوم ما ریزموج زمینه کیهانیبا شکوه منبع نور از زمانی که جهان فقط 380,000 ، نور منتشر شد فقط به عنوان جهان سرد از پلاسما. و یک بار دیگر ما را در درک فیزیک پلاسما به خوبی به اندازه کافی برای مقایسه نوری که ما می بینیم به نور است که ما پیش بینی می کنیم که به ما می گوید در مورد تعداد کل باريونهای سنگين شناخته شده به ساکن هستی.

در هر دو مورد عدد موافق: 5 درصد از تمام جرم و انرژی در جهان هستی است. که تمام باريونهای سنگين جهان در حال رفتن به دریافت کنید.

مرتبط با: ریزموج زمینه کیهانی: انفجار بزرگ یادگار توضیح داد (infographic)

در شکار برای باريونهای سنگين

یک دسته از باريونهای سنگين باد فشرده سازی پایین و اشتعال همجوشی هسته ای روشنایی به عنوان ستاره. و یک دسته از این ستاره ها تا پایان جمع آوری با هم به غول کیهانی شهرستانها: کهکشان ها. در اینجا بر روی زمین (که آن هم ساخته شده از باريونهای سنگين) ما باید خیلی ساده زمان شمارش تا تمام ستاره ها و کهکشان ها در جهان به خاطر آنها نسبتا روشن و لکه بینی آنها این است که دقیقا آنچه که ما را تلسکوپ به انجام.

فراتر از آن است که ما چند ترفند دیگر برای شمارش باريونهای سنگين. ما می توانیم نگاهی به نور است که از طریق تصویب میلیاردها سال نوری از پراکنده گاز. گاز خود را بیش از حد نازک است برای دیدن, اما آن را جذب برخی از که نور پس زمینه ما اجازه می دهد به منظور برآورد که چگونه بسیاری از باريونهای سنگين فقط حلق آویز کردن در لوله گاز ابرها.

رفتن و حتی بیشتر ما می توانید نگاه برای ظریف خم شدن نور پس زمینه به دنبال کم جمع و جور اشیاء: چیزهایی مانند سیاه چاله ها و یا سرکش سیاراتکه همچنین ساخته شده از باريونهای سنگين اما نه تنها بسیار روشن است.

تمام گفته ما قادر به حساب برای حدود نیمی از شناخته شده باريونهای سنگين در جهان است که کمی شرم آور امور.

به دنبال کیهانی سکس رو مبل

یک راه حل ممکن برای این کیهانی سردرگمی است که باريونهای سنگين در جایی خارج وجود دارد نه نور به عنوان ستاره نه جمع و جور به اندازه کافی به لنز گرانشیو متراکم به اندازه کافی برای جذب نور پس زمینه. گم شده باريونهای سنگين فقط می تواند ... شناور در اطراف به دنبال کارخودشون نه واقعا در ارتباط با هر به خصوص جالب شی.

و در جهان بزرگتر زمانی که شما می خواهید به دور از فشار و شلوغی از کهکشان شما را به این رشته — نازک پیچک گاز که اتصال کهکشانها به همسایگان خود مانند امتداد خالی بزرگراه بین شهرستانها.

ما می دانیم که از وجود این رشته ها از طریق شبیه سازی های کامپیوتری, اما, اندازه گیری آنها بسیار سخت تر است از آنجا که آنها بسیار نازک و ضعیف است.

اما تکنیک های جدید در حال شروع به باز کردن آنها را. اگر گاز در این رشته به اندازه کافی گرم و سپس نور از ریزموج زمینه کیهانی انرژی را به عنوان آن می گذرد از طریق ایجاد یک نقطه داغ در مایکروویو تصویربرداری شناخته شده به عنوان Sunyeav-Zeldovich اثر است. این اثر برای هر فردی رشته فوق العاده کوچک و تقریبا غیر ممکن است برای اندازه گیری اما با انباشته کردن صدها نفر از رشته ها و قرار دادن آنها را در بالای هر یک از دیگر, آن را به اندازه کافی برای ساخت یک سیگنال روشن است.

و این چیزی است که ما شروع به پیدا کردن: حدود نیمی از باريونهای سنگين در جهان ما چرخید بزرگ-شهرستان زندگی می کنند و ترجیح می دهند به زندگی در خواب روستایی امتداد بین آنها است.

کسب اطلاعات بیشتر با گوش دادن به قسمت "چرا می گم ما تمام باريونهای سنگين?" در درخواست یک فضانورد پادکست در دسترس در iTunes و در وب در http://www.askaspaceman.com. با تشکر از راشل K. برای این پرسش است که منجر به این قطعه! پرسیدن سوال های خود را در توییتر با استفاده از #AskASpaceman یا زیر پل @PaulMattSutter و facebook.com/PaulMattSutter.