Tarina

Milloin tiedemiehet väittivät ensimmäisen kerran, että maapallon ilmakehällä voi olla yläraja?

Milloin tiedemiehet väittivät ensimmäisen kerran, että maapallon ilmakehällä voi olla yläraja?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Monissa muinaisen (ja ei kovin muinaisen) historian myytteissä ja tarinoissa ihmiset voivat lentää tai kiivetä "taivaan kupoliin" asti hengittäen koko matkan. Mutta vaikka tiede oli kehittynyt tarpeeksi selväksi, ettei "kupolia" ollut ja että tähtitieteelliset esineet olivat uskomattoman kaukana, ihmiset eivät olleet lähelläkään tekniikan tasoa päästäkseen yläilmakehään ja näkemään olosuhteet korkealla .

Jossain vaiheessa ilmanpaineen mittaukset voivat osoittaa, että mitä korkeammalle vuorelle nouset, sitä ohuemmaksi ilma muuttuu. Tällainen mittaus voisi helposti johtaa siihen johtopäätökseen, että tietyssä korkeudessa ilma katoaa kokonaan, mutta onko tällaista yhteyttä koskaan tehty?

Milloin tiedemiehet (tai filosofit jne.) Ensimmäistä kertaa ehdottivat, että maailmaa ympäröivä ilma voisi nousta vain niin korkealle ja että sen ulkopuolella olisi ilmaton tyhjyys tai tyhjyys? Ja kun se tapahtui, mikä löytö tai päättely sai heidät uskomaan, että näin oli?


Toisin kuin edellä väitetään, ilmakehän koon oikea laskenta edeltää Kepleriä viisi vuosisataa. Joskus väitetään, että tämän laskennan suoritti (oikealla vastauksella) Al Hazen vuonna Mizan al-Hikmah (Viisauden tasapaino) vuosituhannen vaihteessa, mutta en löytänyt hyvämaineisia lähteitä tälle väitteelle. Itse asiassa varhaisin hyvin hankittu todiste, jonka löysin laskennalle, löytyy Ibn Mu'adhin käsikirjoituksesta (yhdennentoista vuosisadan puolivälistä), jonka heprealainen kopio löytyy Ranskan kansalliskirjastosta (Lähde).

Tärkeä huomionarvoinen asia on kuitenkin se, että ajatus siitä, että ilmapiiri oli rajallinen, oli klassinen: Aristoteles piti sitä osittain filosofisista syistä, mutta Ptolemaios esitti väitteelle fyysisiä todisteita. Ennen kuin selitän niitä, huomautan, että ainakin Pascalin työhön asti konsensus oli eetterissä ilmakehän ulkopuolella, ei mitätön, kuten kysymys edellyttää (1600 vuotta siitä, kun ensimmäinen fyysinen todiste ilmapiiristä oli rajallinen ja ensimmäinen fyysinen todiste että tyhjyys löytyi sen ulkopuolelta).

Ptolemaioksen väite (joka ei itse asiassa ole varhaisin kirjaus, Hipparchos tiesi osan niistä 200 vuotta aiemmin) on yksinkertainen: kun tähdet ilmestyvät lähellä horisonttia, ne eivät näy siellä, missä niiden pitäisi, vaan korkeammalla, ja niiden sijainti näyttää värähtelevältä. Mitään tällaista vaikutusta ei voi havaita, kun tähdet ovat lähellä niiden zenitiä. Samoin auringon valo paistaa taivaalle ennen auringon ilmestymistä ja viipyy sen jälkeen, kun se on kadonnut. Ptolemaios ymmärsi oikein tämän olevan valon taittumisen vaikutus ilmakehässä.

Ibn Mu'adh laski ilmakehän koon olettaen, että se oli homogeeninen taitekerroin ja että sen ulkopuolella oleva eetteri oli taittumaton. Yhdessä havainnon kanssa, että viipyvää valoa ei näy auringon laskiessa syvemmälle kuin noin 18 °, ilmakehän syvyys on 80 kilometriä.

Tämä artikkeli osoittaa selvästi, että tieto siitä, että ilmapiiri oli rajallinen, säilyi hyvin Euroopan myöhäiskeskiajan ja renessanssin aikana.

Yhteenvetona voidaan todeta, että tieteellisesti erittäin perusteltu mielipide siitä, että ilmapiiri on rajallinen, on vähintään yhtä vanha kuin Ptolemaios, ja ensimmäinen tieteellisesti perusteltu laskelma on vähintään yhtä vanha kuin Ibn Mu'adh.


Tästä

Se on yksinkertainen, ilmeisen ilmeinen käsitys: ilmassa on painoa; ilmapiiri painaa meitä todellisella voimalla. Ihminen ei kuitenkaan tunne sitä painoa. Et ole tietoinen siitä, koska se on aina ollut osa maailmaa. Sama pätee varhaisiin tutkijoihin, jotka eivät koskaan ajatelleet ottavan huomioon ilman ja painon painoa.

Evangelista Torricellin löytö aloitti vakavan sään ja ilmakehän tutkimuksen. Se aloitti ymmärryksemme ilmapiiristä. Tämä löytö auttoi luomaan perustan Newtonille ja muille ymmärtämään painovoimaa.

Sama paljastus sai myös Torricellin keksimään tyhjiön käsitteen ja keksimään barometrin, joka on säätutkimuksen perustavanlaatuisin väline.

Kirkkaana lokakuun päivänä vuonna 1640 Galileo teki imupumppukokeen julkisella kaivolla aivan torin lähellä Firenzessä, Italiassa. Kuuluisa italialainen tiedemies laski pitkän putken kaivon sameaan veteen. Kaivosta Galileon putki kiersi puisen poikkipalkin yli kolme metriä kaivon seinän yläpuolelle ja sitten alas käsikäyttöiseen pumppuun, jota pitivät kaksi avustajaa: Evangelista Torricelli, 32-vuotias varakkaan kauppiaan poika ja pyrkivä tiedemies sekä Giovanni Baliani, toinen italialainen fyysikko.

Torricelli ja Baliani pumpasivat pumpun puisen ohjaustangon ja imivät hitaasti ilmaa ulos Galileon putkesta vetäen vettä korkeammalle putkeen. He pumppaavat, kunnes putki litistyy kuin juokseva olki. Mutta riippumatta siitä, kuinka kovasti he työskentelivät, vesi ei noussut yli 9,7 metriä kaivon vedenpinnan yläpuolelle. Se oli sama kaikissa testeissä.

Galileo ehdotti, että vesipatsaan paino sai sen jotenkin romahtamaan takaisin tuohon korkeuteen.

Vuonna 1643 Torricelli palasi imupumpun mysteeriin. Jos Galileo oli oikeassa, raskaamman nesteen pitäisi saavuttaa sama kriittinen paino ja romahtaa alemmalla korkeudella. Nestemäinen elohopea painoi 13,5 kertaa vettä. Siten elohopeapatsaan ei pitäisi koskaan nousta yli 1/13,5 vesipatsaan korkeuteen tai noin 30 tuumaa.

Torricelli täytti kuuden jalan lasiputken nestemäisellä elohopealla ja työnsi korkin avoimeen päähän. Sitten hän käänsi putken ylösalaisin ja upotti korkitun pään nestemäisen elohopean altaaseen, ennen kuin veti tulpan ulos. Kuten hän odotti, elohopea virtasi putkesta ammeeseen. Mutta kaikki elohopea ei loppunut.

Torricelli mitasi jäljellä olevan elohopeapylvään korkeuden, 30 tuumaa, odotetusti. Silti Torricelli epäili, että mysteerin todellisella vastauksella oli jotain tekemistä tyhjiön kanssa, jonka hän oli luonut elohopeapylväänsä yläpuolelle.

Seuraavana päivänä Torricelli toisti kokeilunsa tuulen ja kylmän sateen sattuessa ikkunoihin ja suunnitteli tutkivansa elohopean yläpuolella olevaa tyhjiötä. Kuitenkin tänä päivänä elohopeapylväs nousi vain 29 tuuman korkeuteen.

Torricelli oli hämmentynyt. Hän oli odottanut elohopean nousevan samaan korkeuteen kuin eilen. Mikä oli erilaista? Sade lyö ikkunoita, kun Torricelli pohti tätä uutta ryppyä.

Erilainen oli ilmapiiri, sää. Torricellin mieli tarttui uuteen vallankumoukselliseen ajatukseen. Ilmalla itsessään oli painoa. Todellinen vastaus imupumpun mysteeriin ei ole nesteen painossa eikä sen yläpuolella olevassa tyhjiössä, vaan sen ympärillä painuvan ilmakehän painossa.

Torricelli huomasi, että ilmakehän ilman paino painoi ammeessa olevaa elohopeaa alaspäin. Tämä paine pakotti elohopean putkeen. Elohopean painon putkessa piti olla täsmälleen sama kuin ilmakehän paino, joka painaa ammeessa olevaa elohopeaa alaspäin.

Kun ilmakehän paino muuttui, se painaa joko hieman enemmän tai hieman vähemmän ammeessa olevaa elohopeaa ja ajaa putken elohopeapylvästä joko hieman korkeammalle tai hieman matalammalle. Muuttuvan sään on muutettava ilmakehän painoa. Torricelli oli löytänyt ilmakehän paineen ja tavan mitata ja tutkia sitä.

Kotibarometrit pudottavat harvoin yli 0,5 tuumaa elohopeaa, kun sää muuttuu reilusta myrskyiseksi. Suurin koskaan kirjattu painehäviö oli 2,963 tuumaa elohopeaa mitattuna Etelä -Dakotan tornadosta kesäkuussa 2003.

Joten kun tiedät, että ilmapiirillä on rajallinen ja muuttuva paino missä tahansa vaiheessa, kaikista muista kohteista tulee välttämättömiä jatkotoimia. Kuten T itse kirjoitti:

Noi viviamo sommersi nel fondo d'un pelago d'aria. (Asumme upotettuna ilmameren pohjaan.)


Tämä juontaa juurensa paljon aikaisemmin kuin Torricelli tai Kepler. Aristoteles opetti, että konkreettinen maailma muodostuu neljästä kuun alkuaineesta: maa, vesi, ilma, tuli. Nämä vievät tilan kosmoksen keskipisteen (eli maan keskipisteen) ja kuun pallon välillä. Taivaankappaleet koostuvat viidennestä elementistä: eetteristä. Näin ollen kuun pallon ulkopuolella ei ole ilmaa. Tämä oli vakioteoria koko antiikin ja keskiajan.


Kepler laski ensin ilmakehän korkeuden 40-50 mailin perusteella auringon valon taittumisen perusteella hämärässä. Hän teki myös vastaavan tutkimuksen maan varjon suuruudesta kuussa kuunpimennyksen aikana. Näitä laskelmia kehitti myöhemmin Philippe de la Hire, ja ne olivat enemmän tai vähemmän oikeita. Myöhemmin tohtori Francis Wollaston otti asian käyttöön käyttämällä hiljattain löydettyjä barometrin voimia ja vahvisti, että Keplerin arviot olivat pääosin oikeita. Wollaston oli vastuussa havainnon julkistamisesta ja lopulta oppilaiden ja suuren yleisön tiedottamisesta siitä, että ilmapiirillä oli raja.


Milloin tiedemiehet väittivät ensimmäisen kerran, että maapallon ilmakehällä voi olla yläraja? - Historia

Ihmiset ympäri maailmaa puhuvat "avaruuskaudesta", joka alkoi venäläisen Sputnikin lanseerauksesta 4. lokakuuta 1957. Amerikkalaiset saattavat kuitenkin asettaa päivämäärän hakkeroinnin ainakin heinäkuuhun 1955, jolloin Valkoinen talo presidentti Eisenhowerin lehdistösihteerin välityksellä ilmoitti, että Yhdysvallat suunnitteli laukaisevansa ihmisen tekemän maasatelliitin amerikkalaisena panoksena kansainväliseen geofysiikan vuoteen. Jos yritys näytti tuolloin suurelle osalle amerikkalaista yleisöä, astrofyysikoille ja joillekin armeijalle, hallituksen päätös oli iloinen: vuosien odottamisen jälkeen he olivat voittaneet virallista tukea hankkeelle, joka lupasi tarjota korvaamatonta työkalua perustutkimukseen ilmakehän yläpuolella olevilla alueilla. Kuusi viikkoa myöhemmin, sen jälkeen kun Pentagonilta tuli ilmoitus, että laivaston oli otettava vastuulleen laukaisuohjelma, useimmat amerikkalaiset ilmeisesti unohtivat sen. Se ottaisi jälleen suuren merkityksen vasta lokakuussa 1957.

Jokainen merkittävä tieteellinen kehitys on riippunut kahdesta perustekijästä. mielikuvituksellinen havainto ja toiseksi jatkuvasti tarkennetut työkalut tarkkailuun, mittaamiseen. ja tallentaa ilmiöitä, jotka tukevat, muuttavat tai tuhoavat alustavan hypoteesin. Tällä perustutkimusprosessilla ei usein näytä olevan välitöntä hyötyä, mökki, kuten eräs tutkija huomautti vuonna 1957, kesti Samuel Langleyn ja Wrightin veljien aerodynamiikkakokeet ihmisten lentämisen mahdollistamiseksi ja Hans Bethen tiukat laskelmat auringon energia johti vetypommin syntymään. aivan kuten Isaac Newtonin painovoima-, liike- ja termodynamiikan lait esittivät periaatteet, joiden soveltamisen jälkeen ulkoavaruuden tutkimus alkoi ja etenee. Avaruustutkimuksessa instrumentoiduista satelliiteista tiedemiehille palautetut tiedot ovat olleet äärimmäisen tärkeitä. Tällaisten tutkimusvälineiden jatkuva parantaminen avaa mahdollisuuden laajentaa suuresti tietoa maailmasta, jossa elämme, ja luoda uusia sovelluksia tälle tiedolle.

Sputnikia edeltäneellä vuosikymmenellä. maallikoilla oli kuitenkin tapana pilkata ajatusta ihmisen tekemän esineen asettamisesta kiertoradalle maan ympäri. Vaikka saavutus olisi mahdollista, mitä muuta tarkoitusta sillä olisi, paitsi osoittaa, että se voidaan tehdä? Varmasti jo vuonna 1903. Venäläinen tiedemies Konstantin Tsiolkovskiy oli todistanut matemaattisesti, että on mahdollista käyttää reaktiivista voimaa, joka nostaa raketin ajoneuvon poistamiseksi avaruuteen maan vetovoiman yläpuolella. Kaksikymmentä vuotta myöhemmin romanialaissyntyinen Hermann Oberth oli itsenäisesti kehittänyt samanlaisia ​​kaavoja, mutta ennen 1950-lukua, hyvin pienen rakettiharrastajien piirin ulkopuolella, molempien miesten tutkimukset jäivät lähes tuntemattomiksi englanninkielisessä maailmassa. Kumpikaan ei ollut rakentanut käyttökelpoista rakettia teorioidensa paikkansapitävyyden osoittamiseksi, ja koska he olivat kaikki huolissaan suunnitelmista ihmisten matkoille kuuhun ja planeettoille, kummallakaan ei ollut niin paljon kuin miehittämätön keinotekoinen satelliitti. 1 Itse asiassa ennen kuin radioaaltojen välinen viestintä oli kehittynyt paljon 1930- ja 1940 -luvun alun tekniikoita pidemmälle, elottoman ruumiin laukaiseminen taivaaseen ei voinut kiinnostaa juurikaan tutkijaa tai romanttista unelmoijaa. Ja vuosisadan puolivälissä vain kourallinen miehiä oli täysin tietoinen telemetrian mahdollisuuksista. 2

Amerikkalaisen fyysikon Robert Goddardin työ oli avaruustutkimuksen tulevaisuuden kannalta tärkeämpää kuin kahden eurooppalaisen matemaatikon teoreettiset tutkimukset. Vaikka Goddard oli jatkotyössä Princetonin yliopistossa ennen ensimmäistä maailmansotaa, hän oli osoittanut laboratoriossa, että rakettien käyttövoima toimisi tyhjiössä, ja vuonna 1917 hän sai Smithsonian-instituutilta 5 000 dollarin apurahan kokeidensa jatkamiseksi. Tämän apurahan perusteella Smithsonian julkaisi raporttinsa teoriasta ja varhaisista kokeista, Method of Reach Extreme Altitudes. Vuonna 1918 hän oli onnistuneesti kehittänyt kiinteän polttoaineen ballistisen raketin, johon kuitenkin jopa Yhdysvaltain armeija menetti kiinnostuksensa aselevon jälkeen. Sodan jälkeen Goddard oli vakuuttunut siitä, että raketit mahdollistavat matkustamisen ulkoavaruuteen, ja hän oli jatkanut tutkimustaan ​​Clarkin yliopistossa ja pyrkinyt kehittämään ajoneuvoja, jotka voisivat tunkeutua ionosfääriin. Toisin kuin Tsiolkovskiy ja Oberth, hän päätti suunnitella käytännön keinoja saavuttaakseen tavoitteen, johon he kaikki kolme pyrkivät. Vuonna 1926 hän laukaisi menestyksekkäästi bensiinin ja nestemäisen hapen vetämän raketin, "ensimmäisen", joka nousi kuuluisuuteen Wrightin veljien Kitty Hawk -lentojen kanssa vuonna 1903. Charles Lindberghin avulla hänen dramaattisen transatlanttisen lentonsa jälkeen. Goddard sai 5000 dollarin apurahan Daniel Guggenheimilta ja varusteli pienen laboratorion New Mexicossa, jossa hän rakensi useita raketteja. Vuonna 1937 hän avasi Danielin ja Florence Guggenheimin säätiön apurahojen avulla raketin, joka nousi 9000 jalan korkeuteen. Vaikka monet ihmiset Yhdysvalloissa eivät tienneet hänen työstään paljon, muutamat olivat seuranneet sitä niin tarkasti kuin hänen salaisuutensa sallii heidän joukossaan vuonna 1930 järjestetyn ja myöhemmin Amerikan rakettiyhdistyksen nimeksi kutsutun American Interplanetary Space Society -jäsenen. Toisen maailmansodan tullessa Goddard luopui kenttäkokeistaan, mutta laivasto palkkasi hänet auttamaan nestemäisten ponneaineiden kehittämisessä JATOlle, toisin sanoen lentokoneiden suihkumoottorille. Kun natsien "buzz" -pommit vuonna 1943 ja yliääninen "Vengeance" -ohjus-"V-2s", joka satoi Lontoossa 1944 ja vuoden 1945 alussa-herättivät koko maailman rakettien mahdollisuuksiin aseina, monet fyysikot ja sotilaat tutkivat hänen havaintojaan huomio. Goddard, joka oli jopa enemmän kiinnostunut astronautiasta kuin aseista, kuoli kohtalon käänteen vuoksi vuonna 1945, neljätoista vuotta ennen kuin suurin osa maanmiehistä tunnusti miehitettyjen avaruustutkimusten toteuttamiskelpoisiksi ja tunnusti perustavanlaatuisen panoksensa siihen nimeämällä hallituksen uuden moni- miljoonan dollarin kokeellinen asema Beltsvillessä, Marylandissa, "Goddard Space Flight Center." 3


Robert H. Goddard ja kollegat tutkivat raketin komponentteja 19. toukokuuta 1937 rakettilennon jälkeen.
(Kuva: rouva Robert H.Goddard)

Vuonna 1943 ja vuoden 1944 alussa komentaja Harvey Hall, Lloyd Berkner ja useat muut laivaston tiedemiehet tutkivat mahdollisuuksia, että natsit voisivat saavuttaa niin suuria edistysaskeleita, että he voisivat asettaa maasatelliitteja kiertoradalle joko tiedusteluun tai pelottavien kappaleiden välittämiseen. lehdistö kutsui "kuoleman säteitä". "Vaikka tutkijat ennakoivat hyvissä ajoin ennen ensimmäistä V-2-iskua Britanniaan, että saksalaiset asiantuntijat voisivat rakentaa raketteja, jotka pystyvät saavuttamaan muutaman sadan mailin etäisyydellä olevat kohteet, tutkimus osoitti, että tekniikan taso ei ole vielä vaiheessa voittamaan tekniset vaikeudet, jotka aiheutuvat raketin laukaisemisesta riittävälle korkeudelle ruumiin laukaisemiseksi ionosfääriin. alue 50–250 mailin päässä maan pinnasta. Tullessaan tähän johtopäätökseen tiedusteluryhmän jäsenet, kuten Tsiolkovskiy ja Oberth ennen heitä, laativat tarvittavien nopeuksien matemaattiset kaavat. Kun tekniikka oli edennyt pidemmälle, nämä miehet tiesivät, että keinotekoinen maan ympäri kiertävä satelliitti olisi täysin mahdollista. Vielä tärkeämpää on, että jos se olisi varustettu lähettimellä ja tallennuslaitteilla, se olisi korvaamaton keino saada tietoa ulkoavaruudesta. 4

Sodan lopussa, kun useimmat amerikkalaiset halusivat unohtaa raketit ja kaiken sotilaallisen, nämä miehet olivat innokkaita jatkamaan rakettien kehittämistä tieteellisen tutkimuksen lisäämiseksi. Vuonna 1888 aikansa tunnetuin amerikkalainen tähtitieteilijä Simon Newcomb oli julistanut:- "Olemme luultavasti lähestymässä tähtitieteen tietämyksen rajaa." Vuonna 1945 tämä lausunto ilmestyi uusista tehokkaista kaukoputkista ja merkittävistä radiotekniikan kehityksistä huolimatta edelleen totta, ellei maan ilmakehän yläpuolella tehtyjen havaintojen tulisi olla mahdollisia. Vain mahtava raketti pääsi maan ilmakehän peiton ulkopuolelle, ja Yhdysvalloissa vain asevoimilla oli keinot hankkia raketteja, joilla oli riittävä työntövoima tarvittavan korkeuden saavuttamiseksi. Samaan aikaan monet upseerit halusivat kokeilla rakettien parantamista aseina. Jokainen ryhmä seurasi hieman erilaista kurssia seuraavien vuosien aikana, mutta jokainen mietti jonkin verran & lainausympyrän ympärillä olevan avaruusaluksen käynnistämistä, '' koska lopullisesta tarkoituksesta riippumatta laukaisun ja lennonhallinnan vaatimukset olivat samanlaiset. Näiden alustavien varhaisten suunnitelmien luonne on tutkittava, joskin vain niiden hylkäämisen seurausten vuoksi.

"Operation Paperclip." ensimmäinen virallinen armeijan hanke, jonka tarkoituksena oli hankkia saksalaista osaamista rakettitekniikasta ja tekniikasta, kasvoi sadan pahamaineisen V-2-koneen vangitsemisesta ja natsien työssä työskennelleiden keskeisten tutkijoiden ja insinöörien kuulusteluista. raketin tutkimus- ja kehityskanta Peenemuendessa. Tästä syystä päätös tuoda Yhdysvaltoihin noin sata kaksikymmentä saksalaista asiantuntijaa sekä kaapatut ohjukset ja varaosat. Ennen saksalaisten saapumista armeijan ilmavoimien kenraali Donald Putt esitteli Wright Fieldin upseereille joitain natsien suunnitelmia avaruusalusten sijoittamisesta ionosfääriin, kun hänen kuuntelijansa nauroivat korkealta tarinalta, hän vakuutti heille, että nämä olivat kaukana typeristä höyryistä ja todennäköisesti toteutuvat ennen vuosisadan loppua.Silti Wright Fieldille syksyllä 1945 laskeutuneiden saksalaisten ylpeys ei ollut ihastuttava amerikkalaisille, joiden piti työskennellä heidän kanssaan. Laivasto ei halunnut ketään heistä taidoistaan ​​riippumatta. Ennen ryhmän lähtöä Saksasta eräs saksalainen kenraali oli todistavasti todennut, että jos Hitler ei olisi ollut niin sika-pää, natsijoukkue voisi nyt antaa käskyjä amerikkalaisille insinööreille, joille kuulustelua suorittanut amerikkalainen tiedemies murisi vastauksena, että amerikkalaiset ei ole koskaan antanut Hitlerin nousta valtaan. 5

Saksan teknikot työskentelivät armeijan taisteluvälineillä White Sandsilla Etelä-Meksikon autiomaassa Etelä-Meksikon autiomaassa, mutta työskentelivät yhdessä amerikkalaisten upseerien ja kenttähenkilöstön kanssa koottujen V-2-laitteiden käyttöön tutkimuksessa. Koska räjähteen korvaaminen taistelukärjessä tieteellisillä välineillä ja painolastilla mahdollistaisi havaintojen tekemisen ja tallennuksen yläilmakehästä. armeija kutsui muita valtion virastoja ja yliopistoja osallistumaan korkean mittauksen tekemiseen tällä tavalla. Wernher von Braunin johtamien saksalaisten rockettien avustamana General Electric Company aloitti armeijan kanssa tehdyn sopimuksen nojalla laukaisut. Tutkijat viidestä osallistuvasta yliopistosta ja asevoimien laboratorioista suunnittelivat ja rakensivat raketin nenään sijoitetut instrumentit. Seuraavien viiden vuoden aikana kustakin kolmesta asevelvollisuudesta ja yliopistosta koostuivat tiimit keräsivät tietoja neljäkymmentä soitetun V-2: n onnistuneesta laukaisusta. Kesäkuussa 1946 V-2, ensimmäinen koetin, joka käytti laivastotutkimuslaboratorion äskettäin järjestetyn Rocket Sonde -tutkimusosaston jäsenten kehittämiä instrumentteja, kuljetettiin kuusikymmentäseitsemän mailin korkeuteen Geiger-laskuriteleskoopilla havaitsemaan kosmiset säteet, paine ja lämpömittarit, spektrografi ja radiolähettimet. Tammi -helmikuussa 1946 NRL: n tiedemiehet olivat tutkineet mahdollisuutta laukaista instrumentoitu maasatelliitti tällä tavalla, mutta päätyivät vastahakoisesti siihen, että suunnittelutekniikat olivat vielä liian monimutkaisia, jotta ne olisivat toistaiseksi käytännöllisiä, laboratorio saisi enemmän parantamalla välineitä sijoitettava V-2-koneisiin ja palautettava niistä. Kun peräkkäiset laukaukset asettivat korkeammat ennätykset, laboratorion optisen osaston Micron Waves Branchin kehittämät uudet spektroskooppiset laitteet tuottivat useita erinomaisia ​​ultravioletti- ja röntgensäteitä, mitattiin yöilman hehkua ja määritettiin otsonipitoisuus. 6 Sillä välin armeijan "Puskuri" -projekti tuotti ja lensi onnistuneesti kaksivaiheisen raketin, joka koostui "WAC Corporal" -ohjuksesta V-2: n päälle.

Jokaisen lanseerauksen jälkeen epävirallinen vapaaehtoispaneeli tutkijoista ja teknikoista, joka tunnetaan pian nimellä Upper Atmosphere Rocket Research Panel, keskusteli tuloksista. Paneeli todellakin koordinoi ja ohjasi tutkimusta, joka keräsi huomattavan määrän tietoa yläilmakehän luonteesta. Kuitenkin, koska V-2: n tarjonta ei kestäisi ikuisesti ja koska nimenomaan tutkimusta varten rakennetulla raketilla olisi selviä etuja, NRL: n henkilökunta päätti varhain laatia eritelmät uudelle kuulostavalle raketille. Vaikka Johns Hopkinsin yliopiston sovelletun fysiikan laboratorio. sopimuksen mukaan laivaston Bureau of Ordnance ja Office of Naval Research kanssa, muutti "WAC Corporal" -kehitystä kehittääkseen evävakautetun Aerobee-tutkimusraketin, NRL halusi mallin, jossa oli herkkä ohjausmekanismi ja gyroskooppiset hallintalaitteet. Elokuussa 1946 Glenn L. Martin Company voitti sopimuksen suunnitella ja rakentaa ajoneuvo, joka täyttää NRL -vaatimukset. 7

Neljä kuukautta ennen armeijan asevoimien osastoa aloitettiin kaapattujen V-2-koneiden työ, laivaston ilmailutoimisto oli aloittanut kunnianhimoisemman tutkimusohjelman nimittämällä avaruusrakettien toteutettavuuden arviointikomitean. Valiokunta aloitti erehtymättömästi ajatuksista sellaisten laivaston tiedusteluryhmän jäsenten ajatuksista, jotka olivat tutkineet natsien kykyjä raketteihin sodan aikana, ja kuten aikaisempi ryhmä, jota johti loistava Harvey Hall, komitea aloitti perusteellisen tutkimuksen fyysisistä vaatimuksista ja käytettävissä olevat tekniset resurssit aluksen laukaisemiseksi maan kiertoradalle. Valiokunta oli laatinut 22. lokakuuta 1945 mennessä suosituksia, joissa kehotettiin ilmailutoimistoa sponsoroimaan kokeiluohjelmaa, joka suunnittelee yksivaiheisen raketin käynnistämää maapallon kiertävää ja avaruusalusta, ja joka kuljettaa nestemäistä vetyä ja nestemäistä happea, ja kuljettaa elektronisia laitteita, jotka voivat kerätä ja välittää takaisin maapallolle tieteellistä tietoa yläilmakehästä. Tässä oli vallankumouksellinen ehdotus. Jos se perustui laivaston tutkijoiden spekulatiiviseen ajatteluun vuonna 1944, sitä vahvistettiin nyt huolellisilla laskelmilla. Suunniteltu yksinomaan tutkimukseen, miehittämätön instrumenttisatelliitti, joka painaa noin kaksi tuhatta kiloa ja laittaa uuden kiertoradan polttoainetta polttavan rakettimoottorin kiertoradalle, jos hän pystyy pysymään korkealla päiviä sekuntien sijasta pystysuuntaisten rakettien avulla. Peenemuenden natsiasiantuntijat eivät olleet koskaan ajatelleet rakentavansa mitään vertailukelpoista kaikista kehittyneistä ajatuksistaan ​​tulevista avaruuslennoista.8

Ilmailutoimistolle annetut suositukset johtivat nopeasti selvityssopimuksiin Kalifornian teknillisen instituutin Jet Propulsion Laboratoryn ja Aerojet General Corporationin kanssa, joka on kalifornialainen yritys, jolla on sota -aikainen kokemus rakettipolttoaineiden tuottamisesta. Cal Techin raportti, jonka valmisti Homer J.Stewart ja useat kumppanit ja toimitti joulukuussa 1945, vahvisti komitean laskelmat kiertoradan keskinäisistä suhteista, raketin moottorin ja polttoaineen suorituskyvystä, ajoneuvon rakenteellisista ominaisuuksista ja hyötykuormasta. Aerojet vahvisti pian komitean laskelmat nestemäisestä vedystä ja nestemäisestä hapesta saatavan tehon. BuAer rohkaisi näin ollen sopimuksia Pohjois-Amerikan ilmailulle, Incorporatedille ja Glenn L.Martin -yritykselle "ESV": n, maasatelliittiajoneuvon alustavasta rakenteellisesta suunnittelusta, ja ryhtyi tutkimaan aurinkokäyttöisiä laitteita satelliitin akkujen lataamiseksi ja siten pidentämiseksi heidän elämänsä. Mutta koska arviot asettavat ohjelman toteuttamiskustannukset alustavien vaiheiden ulkopuolelle, yli 5 miljoonaan dollariin, mikä ei todennäköisesti ole laivaston korkean messingin hyväksymää, ESV: n kannattajat hakeutuivat armeijan ilmavoimien yhteistyöhön. 9 Kummallista kyllä, BuAer ei ilmeisesti yrittänyt yhdistää suunnitelmiaan laivastotutkimuslaboratorion suunnitelmiin, koska osastointi on usein ominaista asevoimille. 10

Maaliskuussa 1946, pian sen jälkeen kun NRL: n tiedemiehet olivat päättäneet, että satelliitti oli vielä liian vaikea hanke yrittää, BuAerin ja armeijan ilmavoimien edustajat olivat yhtä mieltä siitä, että & amp; suuri ohjelma huolimatta siitä, että ilmeiset armeijan tai puhtaasti merivoimien sovellukset eivät välttämättä näytä tällä hetkellä oikeuttavan menoja. & quot; Kenraali Curtis E. Varmasti hän ei halunnut tukea laivaston ja armeijan yhteistä ohjelmaa. Päinvastoin. Komentaja Hall totesi, että kenraali oli pahoillaan laivaston hyökkäyksestä kentälle, "jonka hän ilmeisesti oli AAF: n maakunta." Sen sijaan toukokuussa 1946 armeijan ilmavoimat esittivät oman ehdotuksensa toteutettavuustutkimuksen muodossa Project Rand, Douglas Aircraft Companyn yksikkö ja Kalifornian RAND Corporationin edeltäjä. 11 Aeronautics Bureau -komitean tutkijoiden tavoin Project Randin matemaatikot ja insinöörit julistivat tekniikan jo tasavertaiseksi avaruusaluksen laukaisun tehtävään. Alus saattoi kiertää maata viiden vuoden kuluessa, nimittäin vuoden 1951 puoliväliin mennessä. He myönsivät, että sitä ei voitu käyttää atomipommin kantajana eikä sillä olisi suoraa toimintaa aseena, mutta he korostivat etuja, jotka siitä huolimatta koituisivat keinotekoisen satelliitin asettamisesta kiertoradalle: "Visuaalisen vaikutuksen visualisoimiseksi Voimme kuvitella hämmennystä ja ihailua, joka täällä tuntuisi, jos Yhdysvallat havaitsisi yhtäkkiä, että jokin muu kansakunta oli jo pystyttänyt onnistuneen satelliitin. "

Pentagonin virkamiehet eivät olleet vaikuttuneita. Theodore von K. Myöskään Vannevar Bush ei uskonut tällaiseen yritykseen. Aikojensa vaikutusvaltaisin tutkija Amerikassa ja vuonna 1946 Yhdistyneen armeijan ja laivaston tutkimus- ja kehityslautakunnan puheenjohtaja. Bush suhtautui jopa skeptisesti mahdollisuuteen kehittää lähitulevaisuudessa insinööritaitoja, joita tarvitaan mannertenvälisten ohjusten rakentamiseen. Hänen epäilynsä yhdistettynä von K & aacutermin ja aacutenin laiminlyömiseen satelliittijärjestelmissä loukkasi väistämättä kylmää vettä ehdotuksiin ja auttoi selittämään niille pitkään annetun haalean vastaanoton. 13

Silti yhdistetyn laivaston ja armeijan ilmavoimien ohjelman veto-oikeus ei tuhonnut & quotspace-aluksen kannattajien toiveita. happi, projekti Rand sai päätökseen toisen tutkimuksen armeijan ilmavoimille. Mutta vuoden 1947 puolivälin jälkeen, kun ilmavoimista tuli erillinen yksikkö äskettäin perustetussa puolustusministeriössä, uudelleenjärjestely vaati upseereitaan vuodeksi tai pidemmäksi, ja monet heistä, akateemiset tutkijat uskoivat, jakoivat kenraali LeMayn välinpitämättömyyttä tutkimukseen, jota ei heti sovellettu puolustusongelmiin. BuAerissa monet miehet toisaalta vaativat edelleen rahaa, jotta satelliittitutkimukset muutettaisiin todellisiksi kokeiksi. Puolustusministeriön tutkimus- ja kehittämiskeskuksen ohjattujen ohjusten komiteassa palveleva siviilitieteilijöiden tekninen arviointiryhmä julisti maaliskuussa 1948, että & quot; ei laivasto eikä USAF ole vielä perustanut sotilaallista tai tieteellistä hyötyä `` 14 Turhaan, Louis Ridenour Project Randista selitti, kuten Hall oli korostanut vuosina 1945 ja 1946, että & quotthe satelliitin kehittäminen on suoraan sovellettavissa mannertenvälisen rakettiohjuksen kehittämiseen, & quot; koska alkuperäinen nopeus vaaditaan jälkimmäisen laukaisu olisi "4,4 mailia sekunnissa, kun taas satelliitti vaatii 5,4" ja "15"

Toivoessaan pelastaa jotain poisheitetystä laivastosta tässä vaiheessa muutti lähestymistapaansa. BuAer ehdotti Glenn L.Martin -yhtiön sopimuksen mukaisesti valmistaman yksityiskohtaisen suunnittelusuunnitelman pohjalta, että BuAer ehdotti rakentavansa kuulostavan raketin, joka kykenee nousemaan ennätyskorkeuteen yli neljäsataa mailia, koska tehokas korkean tason testiajoneuvo HATV, voisi palvella kahta tarkoitusta: tarjota tähän asti hankittavaa tieteellistä tietoa äärimmäisestä ilmakehän yläosasta ja samalla dramatisoida vetyvoimajärjestelmän tehokkuutta. Siten se voisi kerätä taloudellista tukea ESV: lle. Mutta kun puolustusministerin ensimmäinen vuosikertomus ilmestyi joulukuussa 1948, lyhyt kappale, jossa todettiin, että jokainen kolmesta yksiköstä jatkoi tutkimuksia ja komponenttisuunnitelmia Earth Satellite Vehicle Program & quotthe -satelliittiajoneuvojen ohjelmaa varten, herätti julkisen mielenosoituksen veronmaksajien tuhlaavasta tuhlaamisesta. 'rahaa yksi raivoissaan oleva kirjeentekijä julisti ohjelman epäpyhäksi Jumalan tahdon uhmaksi ihmiskuntaa kohtaan. Tällainen vastaus ei rohkaissut armeijan kukkaroiden löystymistä avaruustutkimusta varten. Paperitutkimukset, kyllä ​​laitteisto, ei. Merivoimat tunsivat velvollisuutensa luopua HATV -kehityksestä vaiheessa, joka myöhempien todistusten mukaan tekee teetä useita vuosia edellä neuvostoliittolaisia ​​suunnitelmia ehdotetussa käyttövoimajärjestelmässään ja rakennesuunnittelussaan. 16

Etsiessään moottoria keskipitkän kantaman ballistisille ohjuksille armeija Ordnance Corps kykeni kuitenkin hyödyntämään Pohjois -Amerikan ilmailukokemusta HATV: n suunnittelussa ilmavoimien sopimuksen Navaho -ohjukseen, joka lopulta tuotti moottorin, joka käytti armeijan Jupiter C: tä ensimmäisen menestyvän amerikkalaisen satelliitin kantoraketti. Siten rahat, jotka evättiin laivastolta tieteelliseen tutkimukseen, annettiin armeijan käyttöön sotilasraketti varten. 17 Vuoden 1949 alussa ilmavoimat pyysivät RAND Corporationia, joka oli hiljattain järjestetty Project Randin seuraaja, valmistelemaan hyödyllisyystutkimuksia. Vuonna 1951 julkaistussa asiakirjassa keskityttiin analysoimaan satelliitin arvoa "poliittisen strategian välineenä" ja tarjottiin jälleen painava argumentti sellaisen hankkeen tukemiseksi, jolla voisi olla niin tärkeitä psykologisia vaikutuksia maailman mielipiteeseen kuin yhdysvaltalaisella maasatelliitilla. 18 Vasta lokakuussa 1957 suurin osa tekstin lukeneista virkamiehistä tunnisti tämän kohdan pätevyyden.

Samaan aikaan ylemmän ilmakehän tutkimus oli jatkanut hitaasti eteenpäin valkoisella hiekalla ja Washingtonin laivastotutkimuslaboratoriossa huolimatta siitä, että NRL: n Rocket Sonde -tutkimusosastosta oli siirretty noin kaksikymmentä "ensilinjan ihmistä" ydinaseohjelmaan. Vaikka White Sandsin laivasto-tiimi jatkoi koettimia Aerobeen kanssa, joka tunnettiin silloin korkean korkeuden tutkimuksen työhevosena, "19 Bumper-Wac armeijan suojeluksessa-a V-2, jonka toisena vaiheena oli kiinnitetty Wac-Corporal -raketti -teki ennätyksellisen lennon 250 mailin korkeuteen helmikuussa 1949. Pian tämän jälkeen aloitettiin Glenn L. Martin Companyn NRL: lle rakentaman uuden kuulostavan raketin testit. Ensimmäinen malli, jonka nimi oli ensin "Neptune" ja jonka nimi muutettiin "Vikingiksi", ensimmäinen malli sisälsi useita tärkeitä innovaatioita: ohjauspyörämoottori, alumiini päärakennemateriaalina ja ajoittaiset kaasusuihkut ajoneuvon vakauttamiseksi pääkatkon jälkeen. Reaction Motors Incorporated toimitti moottorin, joka on yksi ensimmäisistä kolmesta suuresta Yhdysvalloissa tuotetusta nestevetoisesta raketivoimalaitoksesta. Viking nro l, ammuttiin keväällä 1949, saavutti 50 mailin korkeuden Viking nro 4, joka käynnistettiin alukselta toukokuussa 1950, saavutti 104 mailia. Vaatimaton verrattuna Bumper-Wacin esittämään tehoon, suhteellisen pienen yksivaiheisen Vikingin työntövoima oli kuitenkin huomionarvoinen. 20



Merivoimien High-Altitude Test Vehicle (HATV).
Se ehdotettiin vuonna 1946 ja sen oli määrä laukaista satelliitti vuoteen 1951 mennessä.

Vaikka muutokset jokaiseen viikinkiin toivat puolestaan ​​parempaa suorituskykyä, NRL: n Electron Optics Branch kehitti menetelmän ionikammioiden ja fotonimittarien käyttämiseksi röntgen- ja ultraviolettiaallonpituuksille, laitteet, jotka vastaavat myöhemmin kysymyksiin auringonsäteily. Yhtä arvokasta oli elektronisen seurantalaitteen kehittäminen, joka tunnetaan nimellä "Yksiakselinen vaihe-vertailukulman seurantayksikkö", "Minitrackin" edeltäjä, joka mahdollistaisi pienen instrumenttirungon jatkuvan seurannan avaruudessa. Kun viimeinen viikinki nro 11 nousi 158 mailin korkeuteen toukokuussa 1954, radiopuhelinmittausjärjestelmä lähetti tietoja kosmisista säteilypäästöistä, aivan kuten noin kaksi viikkoa aiemmin ampunut Viking 10 oli toimittanut tutkijoille ensimmäinen positiivisen ionikoostumuksen mittaus 136 mailin korkeudessa. 21 Tämä viiden vuoden aikana saavutettu huomattava menestys, jonka kokonaiskustannukset olivat alle 6 miljoonaa dollaria, sai NRL: n vuonna 1955 uskomaan, että tehokkaamman moottorin ja ylempien vaiheiden myötä tässä oli ajoneuvo, joka pystyy laukaisemaan maasatelliitin.



RAND Corporationin ehdotus raketin laukaisemiseksi
"Maata kiertävä satelliitti", 1951.

Vaikka tämä työ oli välttämätöntä myöhemmille ohjelmille, merivoimien tutkimuslaboratorio l940 -luvun lopulla ja 1950 -luvulla vaikeutui siitä, ettei John P.Hagen kutsunut hankkeisiinsa "rahoitusta". Ilmakehän ja astrofysiikan osaston johtaja Hagen piti budjettijärjestelmää erityisen epätyydyttävänä. NRL oli perustettu vuonna 1923, mutta toisen maailmansodan jälkeinen uudelleenjärjestely laivastossa oli käynnistänyt merivoimien tutkimuksen toimiston ja antanut sille laboratoriotalouden hallinnollisen valvonnan. ONR myönsi laboratoriolle vaatimattoman kiinteän summan vuosittain, mutta muut laivaston toimistot ja liittovaltion virastot käyttivät usein laboratorion kykyjä ja maksoivat tietyistä tehtävistä. Järjestely muistutti miestä, joka saa työnantajaltaan pienen pidätyksen, mutta riippuu suurimman osan toimeentulostaan ​​oman asiakaskuntansa erityispalveluista maksamista maksuista. Kaikki NRL: n sopimukset, olivatpa ne sitten suunnittelututkimuksia tai laitteistoja, oli neuvoteltava ja hallinnoitava joko ONR: n tai jonkun pysyvän laivaston toimiston sisäisen ilmastotutkimuksen puolesta. Sopimuksen peruuttaminen voi häiritä vakavasti kansallisen vertailulaboratorion toimintaa, kuten vuodet 1950–1954 havainnollistivat. 22

Korean sodan puhkeamisen myötä ohjustutkimuksen vauhti kiihtyi puolustusministeriössä. Kun laivasto työskenteli ohjatun ohjusten laukaisemiseksi alukselta ja ryhmä NRL: ssä radiointerferometreillä sen seurantaa varten, Alabaman Redstone Arsenalin rokkarit osallistuivat "vikojen" saamiseen Pohjois -Amerikan ilma -moottorista ballistiseen ohjukseen 200 -mailia, ja RAND jatkoi salaisia ​​tutkimuksia ilmavoimien armeijan tiedustelusatelliitista. Kesäkuussa 1952 NRL sai luvan rakentaa neljä uutta viikinki nro 10 kaltaista viikinkiä ballististen ohjusten tutkimukseen, mutta yksitoista kuukautta myöhemmin BuAer peruutti tukensa ja peruutti korkean suorituskyvyn happi-ammoniakkimoottorin kehittämissopimuksen. Vähemmän tehokkaan Viking -moottorin korvaamiseksi peruutus lykkäsi yli kolme vuotta sopivan voimalaitoksen saatavuutta tulevan Vanguard -raketin ensimmäiseen vaiheeseen. Samoin vuonna 1954 varojen puute rajoitti NRL-ohjelmaa uuden nestekäyttöisen Aerobee-Hi-koetinraketin suunnitteluun ja kehittämiseen. Ilmavoimien länsikehitysosaston pyynnöstä heinäkuussa 1954 laboratorio tutki parannetun Vikingin mahdollista käyttöä testausvälineenä mannertenvälisille ballistisille ohjuksille, ICBM. Tutkimus, joka käsitteli ratkaisun "keskipisteongelmaan", eli kuinka mahdollistaa ohjuksen taistelupään palaaminen ilmakehään hajottamatta ennen tavoitteen saavuttamista, tuotti M-I0- ja M-15 Viking -mallit, joihin viitataan Mach -luvulla mitattuihin nopeuksiin, joilla jokainen pääsee ilmakehään. Mutta ilmavoimat antoivat myöhemmin kehityssopimukset yksityiselle teollisuudelle.23 Näinä vuosina puolustusministeriö ei halunnut käyttää enemmän kuin summasummia tutkimukseen, jolla näytti olevan vain etäyhteys taisteluvälineisiin.

National Science Foundationin perustaminen toukokuussa 1950 pyrki perustelemaan tämän kannan, sillä yksi uuden viraston päätehtävistä oli kannustaa ja tukea perustutkimusta pääasiassa apurahoina amerikkalaisille yliopistoille. Armeijan, laivaston ja ilmavoimien tehtävänä oli maanpuolustus, säätiön tieteellisten löytöjen edistäminen. Säätiön tehtävänä oli päättää, mitkä perustutkimuksen linjat ansaitsivat eniten julkista taloudellista tukea, kun taas muiden liittovaltion virastojen on lain mukaan rajoitettava perustutkimuksensa aloihin, jotka liittyvät läheisesti niiden käytännön tehtäviin. Vaikka säätiön perussääntö kielsi sen myöntämästä apurahoja soveltavaan tutkimukseen ja kehitykseen- juuri siihen alueeseen, jolla armeija olisi usein ottanut avun vastaan- mikä tahansa ministeriö voisi pyytää kansallista tiedeakatemiaa apua tieteellisiin ongelmiin. Akatemia, joka perustettiin vuonna 1863 itseään ylläpitävänä neuvonantajana hallitukselle, mutta riippumaton hallituksesta, sisälsi arvostettuja miehiä kaikilla tieteenaloilla. Kun sen toimeenpaneva yksikkö, National Research Council, suostui sponsoroimaan tutkimuksia liittovaltion virastoille, tutkimukset koskivat joskus enemmän soveltavaa kuin puhdasta tutkimusta. Akatemian tutkimusneuvosto ja tiedesäätiö tekivät kuitenkin usein tiivistä yhteistyötä tutkiessaan 24 valittavia ongelmia.



Aerobee-Hi Viking 10 White Sands Bumper-Wacin laukaisualustalla

Varmasti ionosfäärin koostumus, alue, joka alkaa noin 50 kilometriä maanpinnan yläpuolella, ja ulkoavaruuden luonne olivat Pentagonille vähemmän tärkeitä kuin National Academy, Science Foundation ja akateeminen tiedemaailma. Itse asiassa vapaaehtoispaneeli, joka analysoi kunkin instrumentoidun V-2-laukauksen tulokset ja myöhemmin arvioi Aerobee-, Viking- ja Aerobee-Hi-lentojen tuloksia ensimmäisten tulevien Akatemian jäsenten toimesta. Osallistujien joukossa vuosien varrella olivat Homer J.Stewart ja William H.Pickering Cal Techin Jet Propulsion Laboratoriosta, Milton W.Rosen, Homer E.Neell, Jr. ja John W.Townsend, Jr., NRL: stä ja James A. Van Allen Johns Hopkinsin yliopiston soveltavan fysiikan laboratoriosta ja myöhemmin Iowan osavaltion yliopiston professori. Van Allenin johdolla Ylemmän ilmakehän rakettitutkimusta käsittelevä paneeli muodosti vahvan linkin yliopistofyysikoiden ja puolustusministeriön välillä. Suora yhteys monessa suhteessa kuin DoD: n tutkimuksen neuvoa -antavissa komiteoissa toimineet siviilitieteilijät. Kehityslautakunta. 25

Vaikka asevoimat pakottivat tutkimus- ja kehitysohjelmansa pääasiassa sotilaallisiin tavoitteisiin, yksikään palvelu ei halunnut estää keskusteluja tulevaisuuden mahdollisuuksista. Syksyllä 1951 useita ilmavoimien lääkäreitä ja Joseph Kaplanin Los Angelesin yliopiston yhdistämä fyysikkojoukko tapasivat San Antoniossa, Texasissa, symposiumissa Ylemmän ilmakehän fysiikasta ja lääketieteestä. Osallistujat tekivät yhteenvedon olemassa olevasta tietämyksestä & quotaeropause -alueesta, jossa miehitetty lento ei ollut vielä mahdollista, ja tutkivat ongelmia, jotka liittyvät ihmisen tunkeutumiseen tuolle vielä tutkimatta alueelle. Vuotta myöhemmin kirjan muodossa julkaistut paperit olivat suoraan instrumentaalisia, Kaplan uskoi, herättäen innostusta intensiivisistä ionosfäärin tutkimuksista. 26

Muutama kuukausi ennen San Antonion istuntoja New Yorkin Haydenin planetaario järjesti ensimmäisen vuosittaisen avaruustutkimuksen symposiumin, ja suunnilleen samaan aikaan American Rocket Society perusti avaruuslennon tilapäisen komitean etsimään muita tapoja herättää yleisö. kiinnostusta ja hallituksen tuen saamista planeettojen väliselle etsinnälle. Muutamasta kymmenestä miehestä, jotka olivat seuranneet raketin kehitystä 1930 -luvun alussa, yhteiskunta oli kasvanut noin kahteen tuhanteen jäseneen, joista osa liittyi lentokoneteollisuuteen, osa valtion palvelukseen ja toiset puhtaasti harrastajia. mielikuvituksellisia mahdollisuuksia päästä käsiksi tuntemattomaan. Komitea kokoontui ajoittain kahden seuraavan vuoden aikana Seuran New Yorkin päämajassa tai Andrew Haleyn Washingtonin toimistossa. Seuran oikeudellinen neuvonantaja, mutta vasta Richard W. valiokunnan uskontunnustuksesta. Milton Rosen, valiokunnan puheenjohtaja ja yksi tärkeimmistä insinööreistä, jotka johtivat Viking -luotainraketin kehittämistä ja testejä, suunnitteli ja kirjoitti raportin, jossa se kannatti perusteellista tutkimusta maan satelliitin laukaisemisen eduista. Asiakirja valmistui 27. marraskuuta 1954 ja siirtyi säätiölle seuraavan vuoden alussa. 27

Yrittämättä kuvata hänen tarvitsemaansa kantorakettia, paperi esitti syyt siihen, miksi avaruustutkimus toisi rikkaita palkintoja. Kuusi liitettä, joista jokainen kirjoitti oman erikoisalaansa käsittelevän tiedemiehen, viittasivat olemassa oleviin tiedon puutteisiin, jotka instrumenttisatelliitti voisi täyttää. Ira S. Bowen, Mt. Wilsonin Palomar -observatorion johtaja, selitti, miten tähtitieteilijöitä auttaisi selkeämpi näkyvyys ja pidempi altistuminen mahdollisten taivaallisten ilmiöiden valosähköisessä skannauksessa kaksisataa kilometriä maanpinnasta. Howard Schaeffer, Naval School of Aviation Medicine, kirjoitti hyödyistä saada havaintoja ulkoavaruuden säteilyn vaikutuksista eläviin soluihin. Viestinnässä John R. Pierce, jonka ehdotus vuodelta 1952 synnytti Telstarin kymmenen vuotta myöhemmin, 28 keskusteli radio- ja televisiolähetysten releen hyödyllisyydestä. Geodesian valtakunnasta saatavia tietoja. armeijan karttapalvelun majuri John O'Keefen mukaan heijastaisivat valoa maan koosta ja muodosta sekä sen painovoimakenttien voimakkuudesta, mikä olisi korvaamatonta navigaattoreille ja kartantekijöille. Pohjois -Amerikan sääkonsulttien meteorologi Eugene Bollay puhui ennustettavissa olevista sääennusteiden tarkkuuden parannuksista. Ehkä kaikkein valaisevin asiattomasti koulutetulle lukijalle oli Homer E. Newellin analyysi ionosfäärin tuntemattomista, joita päivien aikana kertynyt data voisi selventää.

Hämmentäviä ja monimutkaisia ​​tapahtumia ilmakehässä, kirjoitti Newell, olivat & kiintiön ilmentymä ulkoavaruuden energiavirrasta. Mikä oli tuon energian luonne ja suuruus? Suuri osa saapuvasta energiasta imeytyi ilmakehään suurilla korkeuksilla. Viisi sataa kilometriä maanpinnan yläpuolella olevasta avaruussatelliitista lähetetyistä tiedoista maankoirien tutkija voisi arvioida auringosta, tämän energian ensisijaisesta tuottajasta, lähtevän säteilyn luonteen ja voimakkuuden. Kosmiset säteet. meteorit ja mikrometrit tuovat myös energiaa. Vaikka kosmisilla säteillä oli luultavasti vain vähän vaikutusta ylempään ilmakehään, niiden erittäin suuret energiat tuottivat ionisaatiota alemmassa ilmakehässä. Auringosta peräisin olevien matalaenergisten hiukkasten uskottiin aiheuttavan aurora ja vaikuttavan merkittävästi ionosfäärin muodostumiseen. Kuuluvat raketit sallivat vain muutamia hetkellisiä mittauksia eri säteilyistä eri korkeuksilla, mutta kun satelliitti kiertää maata geomagneettisella meridiaanitasolla, pitäisi olla mahdollista tutkia yksityiskohtaisesti avaruusspektrin matalaenerginen pää, alue, johon ei pääse suoraan havainnointiin ilmakehässä ja parhaiten tutkittua geomagneettisten napojen yläpuolella. Auringon lataamien akkujen pitäisi pystyä toimittamaan virtaa tietojen välittämiseen viikkoja tai kuukausia.

Toisin kuin mitä välinpitämätön yleisö saattoi odottaa raketti- ja "räjähdyspaikoilta", "asiakirjassa todettiin, että & quotto luo satelliitin pelkästään sen sanomiseksi, että se on tehty, ei oikeuta kustannuksia. Satelliitin pitäisi pikemminkin palvella hyödyllisiä tarkoituksia, jotka voivat vaatia sitä sponsoroivien virkamiesten, sitä tuottavien tiedemiesten ja insinöörien sekä sitä maksavan yhteisön kunnioittamista. "Vetoomus kohdistui ensisijaisesti tiedeyhteisöön, älykäs maallikko voisi ymmärtää sen. ja sen julkaiseminen insinöörilehdessä helmikuussa 1955 antoi raportille monipuolisen yleisön. 29

Useat miehet hallituksen palveluksessa ja sen ulkopuolella olivat jatkaneet satelliitti -ajatuksen toteuttamista. Helmikuussa 1952 Aristid V.Grosse Temple Universitystä, joka oli Manhattan -projektin alkuvaiheessa, oli suostuttanut presidentti Trumanin hyväksymään tutkimuksen satelliitin hyödyllisyydestä puhallettavan ilmapallon muodossa, joka näkyy paljaalla silmällä maan pintaan. Fyysikko tiesi, että yksi saksalaissyntyisistä Peenemuenden asiantuntijoista Wernher von Braun oli kiinnostunut. Viisitoista kuukautta myöhemmin Grosse toimitti ilmavoimien sihteerille kuvauksen "Amerikan tähdestä", joka voisi nousta lännessä. Oletettavasti koska ehdotettu satelliitti olisi vain esityskappale ilman muuta apuohjelmaa, mitään muuta ei kuulunut siitä. 30

Artikkelisarja kolmesta Collier's -numerosta herätti kuitenkin laajaa huomiota vuonna 1952. San Antonio -symposiumin kertomuksen sekoittamana, kuten Kaplan kuvaili sitä lounaspöydän ääressä, lehden toimittajat saivat Wernher von Braunin kirjoittamaan pääteokset. ja saivat lyhyemmät kirjoitukset Kaplanilta, Fred L.Whipplelta, Harvardin yliopiston tähtitieteen laitoksen johtajalta, Heinz Haberilta ilmavoimien avaruuslääketieteen osastolta, toimittajalta Willy Leyltä ja muilta. Toimittajan kommentti kuului: "Mitä me odotamme?", Joka on hälytyksen ilmaisu, ettei kommunistinen valtio estäisi ulkoavaruutta ennen Yhdysvaltojen toimia ja hallitsisi siten maata atomipommilla varustetuista avaruusaluksista. Toisaalta von Braunin artikkelit korostivat pääasiassa jännittäviä löytöjä, jotka ovat mahdollisia 25 vuoden kuluessa, jos Amerikka alkaisi heti rakentaa "rahtiraketteja" ja pyöränmuotoisen maan ympäri kiertävän avaruusaseman, josta amerikkalaiset rakettilaivat voisivat lähteä muille planeetoille ja palata. Ehkä siksi, että materiaalin mukauttamiseksi yleiseen kulutukseen tehtiin voimakas muokkaus, teksti sisälsi vain vähän tai ei lainkaan teknistä tietoa siitä, miten nämä ihmeet oli tarkoitus saavuttaa, termi & quottelemetry & quot ei ilmestynyt missään. Mutta artikkelit, joissa on värikuvia, ja myöhempi Walt Disney -elokuva herättivät yleistä kiinnostusta ja johtivat kirjainten vaihtumiseen von Braunin ja S. Fred Singerin, Marylandin yliopiston loistavan nuoren fyysikon välillä. 31

Singer ehdotti kesällä 1953 Zürichissä, Sveitsissä, Zürichissä pidetyssä Kansainvälisen astronautialiiton neljännessä kongressissa maapallon miehittämättömän satelliitin minimimäärää MOUSEa. kaavio V-2-raketin käytöstä. White Sandsin Upper Atmosphere Rocket -tutkimuslautakunta puolestaan ​​keskusteli suunnitelmasta huhtikuussa 1954, ja toukokuussa Singer esitteli jälleen MOUSE -ehdotuksensa Hayden Planetariumin neljännellä avaruusmatka -symposiumilla. Tuolloin Harry Wexler Yhdysvaltain säätoimistosta piti luennon "Säätarkkailu satelliittiajoneuvosta." 32 Amerikan yleisö altistui siten keinotekoisen satelliitin käsitteelle enemmän kuin tieteiskirjallisuudelle.

Siihen mennessä komentaja George Hoover ja Alexander Satin Merentutkimuksen viraston ilmahaaratoimistosta olivat tulleet siihen johtopäätökseen, että viimeaikainen teknologinen kehitys rakettitekniikassa oli niin parantanut taidetta, että satelliitin laukaisun toteutettavuudesta ei ollut enää vakavia epäilyksiä. Hoover esitti siksi tunkeilijat Huntsvillen armeijan ballististen ohjusten toimiston asiantuntijoille. Siellä von Braun, joka oli väliaikaisesti hylännyt avaruusalustansa epäkäytännölliseksi, harkitsi Redstone -raketin käyttöä pienen satelliitin asettamiseksi kiertoradalle. Redstone, V-2: n suora jälkeläinen, oli, kuten eräs mies kuvaili, valtava pala "kattilalevyä". Kuusikymmentä yhdeksän jalkaa pitkä, halkaisijaltaan 70 tuumaa ja paino 61000 kiloa, sen voimalaitos käytti nestemäistä happea hapetin ja alkoholin ja veden seos polttoaineena. Pohjois-Amerikan Aviation, Inc: n Rocketdyne-divisioonan rakentama ja vuonna 1953 testattu uusi Redstone-moottori oli 30 prosenttia kevyempi ja 34 prosenttia tehokkaampi kuin V-2. 33 Jos komentaja Hoover tiesi BuAerin turhista ponnisteluista vuonna 1947 saadakseen armeijan ilmavoimat yhteistyöhön täysin erilaisen avaruusohjelman parissa, tämä aikaisempi pettymys ei lannistanut häntä. Ja koska hänellä oli syytä uskoa, että hän voisi nyt saada laivaston varoja satelliittihankkeeseen, hänellä ei ollut vaikeuksia saada von Braunin kiinnostusta. Washingtonissa pidetyssä kokouksessa, jonka järjesti Frederick C. Durant, III, American Rocket Societyn entinen presidentti, Hoover, Satin, von Braun ja David Young Huntsvillesta keskustelivat mahdollisuuksista laulaja Durantin kanssa. ja Fred Whipple, Yhdysvaltojen johtava auktoriteettien jäljittämisvaltuutettu. Kilpailijoiden yksimielisyys oli, että hieman muokattu Redstone-raketti, jossa oli kolmekymmentäyksi Loki-kiinteän polttoaineen raketteja ylempiin vaiheisiin, voisi asettaa viiden kilon satelliitin kiertoradalle vähintään 200 mailin korkeuteen. Jos tämä onnistui, suuret satelliitit, jotka oli varustettu välineillä, saattoivat seurata pian sen jälkeen. Whipple'n tuomio, jonka mukaan optinen seuranta riittäisi jäljittämään niin pienen satelliitin 200 mailin etäisyydellä, sai ryhmän johtopäätöksen, että radioseuranta olisi tarpeetonta. 34

Whipple kääntyi sitten National Science Foundationin puoleen ja pyysi sitä rahoittamaan konferenssin satelliitista ja & quotthe -laitteistosta odotettavissa olevista teknisistä eduista, jotka olisi suunniteltava hyvissä ajoin ennen aktiivisen satelliittiajoneuvon tuloa. kuukautta myöhemmin, suhtautui ajatukseen myönteisesti, mutta vuonna 1954 ei ryhtynyt toimenpiteisiin. 35 komentaja Hoover menestyi paremmin. Hän vei ehdotuksen amiraali Frederick R.Furthille merivoimien tutkimuksen toimistosta ja amiraalin hyväksynnällä keskusteli työnjaosta kenraali H. T. Toftoyn ja von Braunin kanssa Redstone Arsenalissa. Lopputulos oli sopimus, jonka mukaan armeijan tulisi suunnitella ja rakentaa tehostinjärjestelmä, laivaston ottaa vastuu satelliitista, seurantalaitteista sekä tietojen hankinnasta ja analysoinnista. Kukaan ONR: stä ei ollut kuullut suunnitelmasta merivoimien tutkimuslaboratorion kanssa. Marraskuussa 1954 täydellinen kuvaus vastikään nimetystä Project Orbiterista lähetettiin kriittiseen tarkasteluun ja kommentointiin ONR: n päätutkija Emmanuel R.Piorelle ja valtion omistamalle Jet Propulsion Laboratorylle Pasadenassa. tutkimus. Ennen vuoden loppua laivastotutkimuslaitos oli tehnyt kolme sopimusta yhteensä 60 000 dollarin arvosta toteutettavuustutkimuksia tai osajärjestelmien suunnittelua varten. "Kustannuksettomana satelliittina" kutsuttu Orbiter oli tarkoitus rakentaa suurelta osin olemassa olevasta laitteistosta. 36



Redstone-raketti staattisen polttimen telineessä
Armeijan ballististen ohjusten virasto, Huntsville, Alabama.

Tässä vaiheessa on tarkasteltava tieteen ajattelua National Academy -yliopiston ja amerikkalaisten yliopistojen fyysikoiden keskuudessa, sillä pitkällä aikavälillä heidän suosituksensa vaikuttavat välittöminä hallituksen päätöksiin satelliittiohjelmasta. Tämä tarinan vaihe avautuu keväällä 1950 epävirallisessa kokouksessa James Van Allenin kotona Silver Springissä, Marylandissa. Ryhmä, jonka Van Allen kutsui tapaamaan merkittävän brittiläisen geofysiikan Sydney Chapmanin, koostui Lloyd Berkneristä, joka oli uuden Brookhavenin kansallisen laboratorion päällikkö Long Islandilla, S. Fred Singer, J. Wallace Joyce, geofysiikka Navy BuAerin kanssa ja neuvonantaja. ulkoministeriö ja Ernest H. Vestine Carnegie -instituutin maanpäällisen magneettisuuden osastolta. Kun he puhuivat siitä, kuinka saada samanaikaiset mittaukset ja havainnot maapallosta ja yläilmakehästä etäisyydeltä maan yläpuolelta, Berkner ehdotti, että ehkä uuden kansainvälisen polaarivuoden järjestäminen olisi paras tapa. Hänen toverinsa vastasivat heti innostuneesti. Berkner ja Chapman kehittivät ideaa edelleen ja esittivät sen muotoon esitelläkseen kansainväliselle tieteellisten liittojen neuvostolle. Ensimmäinen kansainvälinen polaarivuosi oli luonut ennakkotapauksen kansainvälisestä tieteellisestä yhteistyöstä vuonna 1882, jolloin useiden maiden tiedemiehet sopivat yhdistävänsä voimansa vuoden ajaksi polaaristen olosuhteiden tutkimisessa. Toinen kansainvälinen polaarivuosi pidettiin vuonna 1932. Berknerin ehdotus lyhentää aikaväliä 25 vuoteen oli ajankohtainen, koska tähtitieteilijät tiesivät, että vuosina 1957-1958 se olisi auringon aktiivisuuden maksimiaika. 37 eurooppalaista tiedemiestä hyväksyi suunnitelman. Vuonna 1952 Kansainvälinen tieteellisten liittojen neuvosto nimitti komitean järjestelyjä varten, laajensi tutkimuksen laajuutta koko maapallolle, ei vain napa -alueille, vahvisti keston kahdeksantoista kuukaudeksi ja nimitti sen sitten uudelleen kansainväliseksi geofysiikan vuodeksi suosittuun puheeseen IGY: lle. Se kattoi lopulta kuusikymmentäseitsemän kansakuntaa. 38



Kokous Project Orbiter -tapahtumassa, 17. maaliskuuta 1955 Washingtonissa

Kansainvälisessä tieteellisten liittojen neuvostossa National Academy of Sciences oli aina ollut Yhdysvaltojen liittoelin. Neuvosto itse, yleisesti nimeltään ICSU, oli ja on päämajayksikkö valtiosta riippumattomalle tieteellisten ryhmien kansainväliselle yhdistykselle, kuten Kansainväliselle geodesian ja geofysiikan liitolle. Kansainvälinen puhtaan ja soveltavan fysiikan liitto, Kansainvälinen tieteellinen radioliitto ja muut. Kun suunnitelmat olivat käynnissä kansainvälisille tieteellisille ohjelmille, jotka tarvitsivat valtion tukea, National Academy -yhtiön amerikkalaiset etsivät luonnollisesti National Science Foundationilta liittovaltion varoja. Kahden organisaation väliset suhteet olivat aina olleet sydämellisiä, ja säätiö pyysi usein neuvoja Akatemialta ja sen sihteeristöltä, kansalliselta tutkimusneuvostolta ja Akatemialta usein etsiessään rahoitusta säätiön hankkeille. Vuoden 1952 lopussa Akatemia nimitti Yhdysvaltojen kansallisen komitean IGY: lle Joseph Kaplanin johdolla suunnittelemaan Amerikan osallistumista. Kaplanin valinta puheenjohtajaksi vahvisti yläilmakehästä ja ulkoavaruudesta kiinnostuneiden miesten asemaa.

Keväällä 1953 Yhdysvaltojen kansallinen komitea laati julkilausuman, jonka Kansainvälinen neuvosto myöhemmin hyväksyi ja jossa luetellaan tutkimusalueet, jotka IGY-ohjelmien tulisi käsittää, esimerkiksi merentutkimusilmiöt, napamaantiede ja seismologia, ja taivaan alueella, Auringon aktiivisuus, ionisoivan säteilyn lähteet, kosmiset säteet ja niiden vaikutukset ilmakehään. 39 Vuoden aikana tiedesäätiö myönsi 27 000 dollaria IGY -komitealle suunnittelua varten, mutta joulukuussa, kun Hugh Odishaw lähti standarditoimiston johtajan avustajana tullakseen kansallisen komitean sihteeriksi, se oli edelleen epävarmaa, kuinka paljon lisätukea hallitus antaisi IGY -ohjelmille. Säätiön resurssit olivat rajalliset. Vaikka elokuussa kongressi oli poistanut 15 000 000 dollarin enimmäismäärän, jonka alkuperäinen laki oli säätiön vuosibudjetille asettanut, vuoteen 1954 mennessä varattu määräraha oli yhteensä vain 8 miljoonaa dollaria. Säätiön muut sitoumukset huomioon ottaen summa näytti epätodennäköiseltä mahdollistavan laajan osallistumisen IGY: hen. Tammikuussa 1954 kansallinen komitea pyysi yhteensä 13 miljoonaa dollaria. Tiedemiesten toiveet nousivat maaliskuussa, kun presidentti Eisenhower ilmoitti, että toisin kuin 100 miljoonaa dollaria, joka käytettiin vuonna 1940 liittovaltion tukeen tutkimukseen ja kehitykseen, hän toimitti 2 miljardin dollarin tutkimus- ja kehitysbudjetin kongressille vuoden 1955 varalle. Toivo muuttui tyydyttäväksi kesäkuussa, kun kongressi hyväksyi IGY: lle yli 13 miljoonan dollarin menot pyynnöstä ja äänesti elokuussa FY 1955 2 miljoonan dollarin määrärahasta National Science Foundationille IGY-valmisteluja varten. 40

Näin rauhoittuneet kansallisen akatemian edustajat lähtivät loppukesästä Eurooppaan ja kansainvälisen tieteellisen radiounionin, URSI: n, ja kansainvälisen geodesian ja geofysiikan liiton IUGG: n istuntoihin. Toistaiseksi mikään kansakunnista, jotka ovat sitoutuneet osallistumaan IGY: hen, ei ole sitoutunut tiettyihin hankkeisiin. Neuvostoliitto ei ollut liittynyt lainkaan, vaikka venäläiset edustajat osallistuivat kokouksiin. Ennen kokousten avaamista Radiounionin puheenjohtaja ja Comit & eacute Sp & eacuteciale de l'Ann & eacutee G & eacuteophysique Internationalen (CSAGI) varapuheenjohtaja Lloyd V.Berkner perusti kaksi pientä epävirallista komiteaa Fred Singerin ja Homes E.Nellell Jr. vastaavasti harkitsemaan satelliitin tieteellistä hyödyllisyyttä. Kansallisen akatemian aikaisempi luettelo IGY: n tavoitteista oli nimennyt tutkimusta vaativia ongelmia, mutta ei ollut ehdottanut erityisiä keinoja niiden ratkaisemiseksi. Fyysikot ja geodesistit olivat vuosien ajan haikeasti puhuneet maan ja sen taivaallisen ympäristön tarkkailusta ilmakehän yläpuolelta. Nyt, Berkner totesi, oli aika tutkia mahdollisuutta toimia ajatuksen mukaisesti. Singer oli harrastaja, joka halusi ohittaa tekniset esteet. Hän esitteli MOUSEn edellisenä vuonna ja osallistui Project Orbiterin suunnitteluun, ja hän oli vakuuttava IGY -satelliittiohjelman kannattaja. Newell NRL: stä oli konservatiivisempi, mutta korostetaan liikaa IUGG: lle hyötyjä, joita voidaan odottaa instrumentoidun & quot; linnun & quot; Sekä URSI että IUGG tekivät järjestelmää suosivia päätöslauselmia. Mutta CSAGI joutui silti hyväksymään. Ja mahdollisia vaikeuksia oli.

Näin ollen Rooman CSAGI -kokouksen aattona Berkner kutsui kymmenen työtoveriaan huoneeseensa Hotel Majesticissa tarkastelemaan etuja ja haittoja varmistaakseen, kuten yksi mies sanoi. että ehdotus CSAGI: lle ei ollut vain Newtonin kaltainen & quot; päätöslauselma & quot; olisi voinut toimittaa Royal Societyille. Ryhmään kuuluivat Joseph Kaplan, Yhdysvaltain kansallisen komitean puheenjohtaja, Hugh Odishaw, valiokunnan sihteeri, Athelstan Spilhaus, dekaani Minnesotan yliopiston teknologiainstituutista. Alan H.Shapley, National Bureau of Standards, Harry Wexler, Weather Bureau, Wallace Joyce, Newell ja Singer. Istunto kesti pitkälle yöhön. Singer esitteli tieteellisen ja teknisen ongelman-kiertoratojen määrittämisen, laukaisuvirheiden vaikutukset, satelliitin todennäköisen käyttöiän, telemittauksen ja satelliitin suunnan, vastaanottoasemat, virtalähteet sekä tietojen geofysikaaliset ja astrofyysiset sovellukset. Newell, joka tuntee muita paremmin kuin muut tekniset vaikeudet, jotka voitaisiin voittaa, huomautti, että satelliittiparistot voivat kuplia avaruuden painottomassa ympäristössä, minkä jälkeen Spilhaus löi nyrkkiään ja huusi: "Sitten saamme paristot, jotka eivät! & quot; Singerin esitys oli jännittävä, mutta kysymys jäi, voisiko keinotekoinen runko, jonka rajallinen koko ja paino raketti voisi vielä kiertoradalle viedä, kantaa tarpeeksi luotettavia laitteita, jotka osoittaisivat riittävän tieteellisen arvon, jotta voidaan taata hankkeeseen kaadetut kustannukset ja vaivat ei olisi käytettävissä muuhun tutkimukseen, ja suuren satelliitin rakentaminen voisi kutsua tappioon.

Sekä Berkner että Spilhaus puhuivat poliittisesta ja psykologisesta arvovallasta, joka koituisi kansalle, joka laukaisi ensimmäisen kerran ihmisen tekemän satelliitin. Kuten kaikki läsnäolijat tiesivät, A. N. Nesmeyanov Neuvostoliiton tiedeakatemiasta oli sanonut marraskuussa 1953, että satelliittien laukaisu ja kuukuvaukset olivat jo toteutettavissa ja että länsimaisten fyysikoiden tunnustaman Tsiolkovskin työn ansiosta amerikkalaisilla oli syytä uskoa Venäjän tieteellisiin ja teknologisiin kykyihin. Maaliskuussa 1954 Moskovan radio oli kehottanut Neuvostoliiton nuoria valmistautumaan avaruustutkimuksiin, ja huhtikuussa Moskovan ilmaklubi oli ilmoittanut, että planeettojen välisen lennon opinnot ovat alkamassa. Hyvin äskettäin USS.R. oli sitoutunut IGY: n osallistumiseen. Vaikka amerikkalaiset tiedemiehet eivät syyskuussa 1954 jättäneet vähättelemään Venäjän mahdollista haastetta, jotkut heistä väittivät, että satelliittikokeessa ei saa olla sellaista painopistettä, joka heikentäisi tai pysäyttäisi ylemmän ilmakehän tutkimuksen luotaavien rakettien avulla. Jälkimmäinen oli vakiintunut hyödyllinen tekniikka, joka pystyi tarjoamaan, kuten kiertoradalla oleva satelliitti ei, mittauksia peräkkäin korkeuksissa ilmakehän yläpuolella ja sen yläpuolella, mittauksia pystysuoraan vaakasuoran tason sijasta. Kuuden tunnin istunnon lopussa ryhmä kuitenkin päätti yksimielisesti kehottaa CSAGI: ta tukemaan IGY-satelliittihanketta. 41

Seuraavan CSAGI -kokouksen aikana Neuvostoliiton edustajat kuuntelivat keskustelua, mutta eivät vastustaneet, vapaaehtoisesti kommentoineet eivätkä esittäneet kysymyksiä. CSAGI hyväksyi 4. lokakuuta amerikkalaisen ehdotuksen: "Näkemyksen mukaan" totesi, että

ottaa huomioon maapallon ulkopuolisen säteilyn ja geofysikaalisten ilmiöiden havaitsemisen tärkeyden pitkiä aikoja ylemmässä ilmakehässä ja ottaen huomioon nykyisen rakettitekniikan kehittyneen tilan, CSAGI suosittelee, että harkitaan pienten satelliittiajoneuvojen laukaisua, niiden tieteellisiin laitteisiin ja uusiin satelliittikokeisiin liittyviin ongelmiin, kuten virtalähteeseen, etämittaukseen ja ajoneuvon suuntaamiseen. 42

Suurimmalle osalle amerikkalaisesta yleisöstä, joka oli pitkään tuntunut puhtaalta Jules Vernen ja Buck Rogersin fantasialta, oli nyt maailman merkittävimpien tutkijoiden muodollinen tuki.

Siihen mennessä, kun Yhdysvaltain IGY -komitea nimitti ylemmän ilmakehän tutkimuksen toteutettavuuspaneelin, kolme erillistä, vaikkakin toisiinsa liittyvää, amerikkalaisten ryhmää olivat huolissaan mahdollisesta maan satelliittiprojektista: fyysikot, geodeettiset tutkijat ja tähtitieteilijät, jotka aikovat perustutkimusviranomaisia kolme aseellista palvelua, jotka etsivät tieteellisiä keinoja sotilaallisiin tarkoituksiin ja teollisuusinsinöörejä, mukaan lukien American Rocket Societyn jäsenet, jotka olivat innokkaita näkemään yrityksilleen kasvavan roolin. Nämä kolme eivät suinkaan olleet toisiaan poissulkevia. Omistunut tiedemies, esimerkiksi Theodore von K & aacuterm & aacutenin esimerkin mukaisesti Aerojet General Corporationin perustajana ja virkamiehenä, voi myös olla osakkaana tutkimuslähtöisessä elektroniikka- tai lentokoneyrityksessä, aivan kuten teollisuusmiehellä saattaa olla intohimoinen kiinnostus puhdasta ja sovellettua tiedettä, ja armeija saattaa jakaa molempien henkiset ja käytännön edut. Varmasti kaikki kolme halusivat parantaa puolustusvälineitä. Silti kunkin ryhmän ensisijainen tavoite poikkesi kahden muun tavoitteesta. Näillä eroilla oli hienovaraisia ​​vaikutuksia Vanguardin kehitykseen. Vaikka joillekin ihmisille National Academyin rooli näytti viime aikoina olevan Johnny-Come-roolin rooli, satelliittihankkeen taustalla oleva voima oli kuitenkin tiedemies, joka puhui hallituksen ja lähes valtionhallinnon elinten kautta.


Luomustutkimuslaitos

Tarkasteltuaan evoluutionistien spekulaatioita elämän alkuperästä Clemmey ja Badham sanovat: ". dogma on syntynyt siitä, että maapallon varhainen ilmapiiri oli hapeton. & quot; & quot; & quotanoxic & quot; ne tarkoittavat ilmapiiriä ilman vapaata happikaasua (O2), hyvin erilainen kuin hengittävä hapettava seos. Yleisesti hyväksytty malli ilmakehän kehitykselle 2 olettaa, että ennen noin 1,9 miljardia vuotta sitten maan ilmakehä oli pelkistävä typen seos (N2), metaani (CH4), vesihöyry (H2O) ja mahdollisesti ammoniakki (NH3). Auringon säteily ja salamanpurkaukset pelkistävään kaasuseokseen uskovat evoluutionistien yksimielisyyden tuottaneen luonnollisia orgaanisia yhdisteitä ja lopulta itse elämän. Miller ja Orgel mainitsevat sen, miksi evoluution kannattajat väittävät hapettoman ja pelkistävän ilmakehän.

Jos esikambriumin pelkistävän ilmakehän dogma pitää paikkansa, odotamme löytävän geologisia todisteita arkealaisista ja alemmista proterotsooisista kerroksista (evoluutioiden mielestä yli 1,9 miljardia vuotta vanhoja). Vaikka vanhimmat sedimenttikivet ovat muuttuneet diageneesin ja muodonmuutoksen vuoksi, niillä pitäisi olla erottuva kemiallinen koostumus ja epätavalliset mineraalikokoonpanot.

Epävakaiden metallisten mineraalien asentajat

Etelä -Kanadassa, Etelä -Afrikassa, Etelä -Intiassa ja Brasiliassa esiintyy kivi- ja hiekkalaatikkoa ylemmän Arkean ja alemman proterotsooisen iän aikana. Joidenkin näistä tiedetään olevan sementoitu matriisilla, joka sisältää pyriitin mineraalijyviä (FeS2) ja uraniniitti (UO2). Pyriitin rauta on alentunut (ilman happea, mutta rikkiä), joka on epävakaa sedimenttinä jyvinä hapen läsnä ollessa. Uraniniitilla on osittain hapettunut uraani, joka hapetetaan UO: ksi3 modernin ilmapiirin läsnäollessa. Jotkut geologit ovat väittäneet näiden epästabiilien sora- ja hiekkarikasteissa olevien mineraalijyvien osoittavan pelkistävää ilmakehää laskeutumishetkellä.

Vaikka muinaisia ​​epävakaiden metallisten mineraalien asentajia esiintyy eri paikoissa, nämä eivät suinkaan ole ainoita raskaan mineraalirikasteen tyyppejä, jotka tunnetaan Arkean ja alemman proterotsooikan kerroksista. Davidson 4 tutki raskaita mineraalirikasteita, jotka olivat täysin uudenaikaisia ​​kerroksissa, jotka olivat lähes samanaikaisia ​​epävakaiden rikasteiden kanssa. Jos laskeuma tapahtuu pelkistävässä ilmakehässä, kaikkien sedimenttien odotetaan sisältävän pyriittiä. Normaalisti hapettuneita tiivisteitä voitaisiin paremmin käyttää väittämään hapettavan ilmakehän kanssa epävakaiden kokoonpanojen kerääntyessä paikallisesti pelkistävissä olosuhteissa.

Clemmey ja Badham 5 ovat tarpeeksi rohkeita ehdottaakseen, että epävakaat mineraalit hajotettiin mekaanisella säällä, rajoitetulla kemiallisella ja biologisella säällä, hapettavassa ilmakehässä. Tukea saa Zeschke 6, joka on osoittanut, että uraniniittia kuljetetaan Pakistanin modernin Indus -joen hapettavalla vedellä. Grandstaff 7 on osoittanut, että muinaiset uraniniittipaikat sisältävät toriumpitoisen uraniniitin muodon, joka on vakain nykyaikaisissa hapettavissa olosuhteissa. Pyriittiä on raportoitu myös moderneissa tulvasegmentteissä, erityisesti kylmässä ilmastossa. 8 On huomionarvoista, että magnetiitti, rautaoksidi, joka on epävakaa nykyaikaisissa ilmakehäolosuhteissa, on yleisin mineraalinen ainesosa mustan hiekan rikasteissa nykyaikaisilla rannoilla. Ilmeisesti lyhyt altistuminen erityisille hapettaville olosuhteille ei riitä monien epävakaiden mineraalien hapettamiseen. Näin ollen nämä metalliset mineraalipesurit eivät vaadi pelkistävää ilmakehää.

Rautatalletukset

Toinen usein mainittu todiste varhaisesta pelkistävästä ilmakehästä on peräisin muinaisista rautamalmiesiintymistä, joita kutsutaan "vyöhykkeisiksi rautamuodostelmiksi". Rautakerrostumat koostuvat tyypillisesti ohuista hienoksi kiteisestä piidioksidista valmistetuista laminaateista, jotka vaihtelevat ohuiden rautamiinimineraalien kanssa. Magneetti (Fe3O4), epätäydellisesti hapettunut rauta -mineraali ja hematiitti (Fe2O3), täysin hapettunut rauta -mineraali, ovat yleisiä nauharautamuodostelmissa. Magnetiittia voidaan pitää FeO: n (rauta vähemmän hapettuneessa, rautapitoisessa tilassa) ja Fe: n yhtä suurien osien seoksena2O3 (rauta hapettuneessa, rauta -tilassa). Koska magnetiitti olisi vakaampi ilmakehässä, jossa on alhaisempi happipaine, jotkut evoluutionistit ovat väittäneet, että nauharauta kertyi siirtyessään pelkistävästä täysin hapettavaan ilmakehään noin 1,9 miljardia vuotta sitten. Liukoinen rautarauta, joka oli runsaasti varhaisessa pelkistävässä meressä, oletetaan saostuvan, kun happi tuotti nykyaikaisen hapettavan meren liukenematonta rautarautaa.

Kolme ongelmaa kohtaavat siirtymähypoteesin. Ensinnäkin, raidallinen rauta ei ole suoraan todisteita pelkästä ilmakehästä ehdottaa että aikaisempi pelkistävä ilmapiiri on saattanut olla olemassa. Muut vaihtoehdot ovat varmasti mahdollisia. Rautamuodot sisältävät hapettunut rautaa ja vaatisi hapettava ilmakehän tai muun runsaan hapen lähteen!

Toinen ongelma on se, että rautamuodostumat eivät tallenna samanaikaista maailmanlaajuista saostumistapahtumaa, mutta niiden tiedetään esiintyvän vanhemmilla kerroksilla, kun ilmakehän piti vähentyä, ja nuoremmilla kerroksilla, kun ilmakehä epäilemättä hapettui. Dimroth ja Kimberley 9 vertaavat arkealaisia ​​rautamuodostelmia (joiden uskotaan saostuneen samanaikaisesti epävakaiden metallisten kivennäisaineiden sijoittimien kanssa yli 2,3 miljardia vuotta sitten) ja paleozoisia rautamuodostelmia (joiden uskotaan laskeutuneen hapettavaan ilmakehään alle 0,6 miljardia vuotta sitten) ). Samankaltaisuuksia voidaan käyttää väittämään, että Archean ilmapiiri oli hapettava.

Kolmas ongelma on se, että punaisia, hiekkaisia, sedimenttikiviä, joita kutsutaan "laitetuiksi vuoteiksi", esiintyy yhdessä raidoitettujen rautamuotojen kanssa. Kallion punaisen värin antaa täysin hapettunut rauta -mineraali hematiitti, ja kivet ovat tyypillisesti puutteellisia hapettumattomista tai osittain hapettuneista rauta -mineraaleista (esim. Pyriitti ja magnetiitti). Punaisia ​​vuoteita tiedetään esiintyvän alla yksi maailman suurimmista alkueläinten rautamuodostelmista, ja niitä on raportoitu arkeolaisissa ja alemmissa proterotsooisissa kivissä. 10 Punaiset kerrokset liittyvät raudan muodostumiin myös hapettaviin olosuhteisiin.

Sulfaattitalletukset

Kun rikki yhdistyy metallien kanssa pelkistävissä olosuhteissa, tuloksena on sulfidimineraaleja, kuten pyriittiä (FeS2), galena (PbS) ja sfaleriitti (ZnS). Kun rikki yhdistyy metallien kanssa hapettavissa olosuhteissa, tuloksena on sulfaattimineraaleja, kuten bariitti (BaSO4), celestite (SrSO4), anhydriitti (CaSO4) ja kipsi (CaSO42H2O). Jos maapallolla olisi pelkistävä ilmakehä, voimme odottaa suuria kerrostuneita, sulfidisaostumia Archean sedimenttikiviin. Nämä eivät olisi muodostuneet tulivuoren uloshengitysprosesseista (kuten jotkut sulfidimineraalit tekevät nykyäänkin), vaan suoraan merivedestä (mahdotonta nykyaikaisessa hapettavassa valtameressä). Tämän tyyppisiä talletuksia ei ole löydetty. Sen sijaan Archean vuodevaatteet sulfaatti on raportoitu Länsi -Australiasta, Etelä -Afrikasta ja Etelä -Intiasta. 11 Barite näyttää vaihtaneen kipsiä, joka oli alkuperäinen mineraali, joka oli kerrostunut kemialliseksi sakkaksi. Tämä todistaa muinaisista hapettavista pintaolosuhteista ja hapettavasta pohjavedestä. Hapettavan sulfaattiympäristön laajuus ja sen suhde muinaiseen ilmakehän koostumukseen ovat spekulaatiota, mutta taas näemme todisteita arkealaisesta hapesta.

OXIDOIDUT SÄÄKUORIT

Kun kivifragmentti laskeutuu, sen pinta on kosketuksissa ulkoiseen ympäristöön ja sitä voidaan muuttaa kemiallisesti. Niinpä kivet ja laava virtaavat nykyaikaisessa ilmakehässä muodostaen niiden pinnoille oksidimineraaleja. Jopa meressä tämä sää esiintyy. Samalla tavalla Dimroth ja Kimberley 12 raportoivat kivien hapettumisesta, joka esiintyy nauhoitetun raudanmuodostuksen alla, ja kuvaavat hematiitin sääkuoria Archean -tyynyn basaltilla (uskotaan edustavan sukellusveneen laavavirtaa). Jälleen Archean happi on ilmoitettu.

Muinaisesta tunnelmasta voisi kirjoittaa paljon enemmän. Vesipitoiset, epävakaat metalliset mineraalit eivät ole diagnostisia pelkistävistä olosuhteista. Rauta- ja rautarautojen monet mineraalimuodot arkeolaisissa ja alemmissa proterosoisissa kivissä viittaavat eniten happipitoisiin olosuhteisiin. Vanhimpien kivien sulfaatti osoittaa veden happea. Haalistuneet kuoret muinaisilla kivillä näyttävät tarvitsevan happea sekä ilmassa että vedessä. Kysymykseen "Oliko varhaisella maapallolla pelkistävä ilmakehä?" Voimme sanoa, että pelkistäviä todisteita ei ole dokumentoitu kallioissa. Evoluutioterapeutti voi väittää, että pelkistävä ilmapiiri oli olemassa ennen kuin tutkimukseen käytettävissä olevat kivet muodostuivat, mutta tällainen usko on yksinkertaisesti uskon asia. Walkerin väite on totta, & quot; Vahvimmat todisteet ovat elämän alkuperän olosuhteet. Tarvitaan pelkistävä ilmapiiri. & Quot. 13 Evoluution todiste perustuu täysin oletukseen evoluutiosta!


Maan ulkopuolisen elämän etsintä: lyhyt historia

Jos (tai kuten jotkut sanoisivat, _ kun_) ihmiset ottavat yhteyttä ulkomaalaiseen älykkyyteen, tutkijat, jotka omistavat uransa etsimiseen, ovat ensimmäinen yhteyspisteemme. Tässä tarkastellaan ihmiskunnan yhden jatkuvimman kiehtovuuden historiaa

Niin kauan kuin ihmiset ovat etsineet yötaivasta jumalalliseen merkitykseen ja paikkaan maailmankaikkeudessa, olemme antaneet mielemme vaeltaa ajatuksiin kaukaisista maailmoista, joita asuttavat erilaiset olennot kuin me. Muinaiset kreikkalaiset olivat ensimmäisiä länsimaisia ​​ajattelijoita, jotka pohtivat muodollisesti mahdollisuutta, että ääretön maailmankaikkeus asettaisi loputtoman määrän sivilisaatioita.Paljon myöhemmin, 1500 -luvulla, kopernikalainen heliocentrisen aurinkokunnan malli avasi oven kaikenlaisille maan ulkopuolisille ajatuksille (kun Maa ei ollut enää luomisen keskipiste ja se oli vain yksi ruumis suuressa taivaankappaleiden pilvessä, Kuka sanoi, ettei Jumala ollut käynnistänyt muita elämää ylläpitäviä maailmoja?) Vaikka tämä ajattelutapa ei koskaan sopinut kirkolle, spekulaatiot vieraasta elämästä pysyivät tieteellisten tutkimusten tahdissa valistuksen aikana aina 1900-luvulle asti.

Mutta vasta 1950 -luvun lopulla kukaan ehdotti uskottavaa tapaa etsiä näitä kaukaisia, hypoteettisia naapureita. Avaruuskausi oli koittanut, ja tiede halusi tietää, mitä odottaa ohut, eristävä ilmakehämme rajojen ulkopuolella. Venäläiset olivat käynnistäneet kolme ensimmäistä vuosina 1957 ja 1958 Sputnik satelliitit maapallon kiertoradalle Yhdysvaltojen oli määrä laukaista menestyksekäs vuonna 1960 Pioneer 5 planeettojen välinen luotain Venusta kohti. Valmisimme koneita matkustaa kauemmaksi kuin useimmat meistä voisivat kuvitella, mutta ulkoavaruuden valtavien alueiden yhteydessä emme pääsisi lähemmäksi tuntemattomia planeettajärjestelmiä kuin jos emme koskaan lähtisi Maasta ollenkaan.

Ainoa strategiamme oli toivoa, että älykäs elämä olisi juurtunut muualle ja kehittynyt huomattavasti yli teknisten kykyjemme - siihen pisteeseen ne voisi soittaa meille tyhjien avotasojen poikki. Haasteemme oli selvittää, mikä puhelin saattaa soida ja miten se voidaan noutaa. Ja niin syyskuun puolivälissä 1959 kaksi nuorta fyysikkoa Cornellin yliopistossa kirjoitti kaksisivuisen artikkelin Luonto aikakauslehti otsikolla “Etsitään tähtienvälistä viestintää.

_Käynnistä galleria nähdäksesi, miten haku alkoi ja mihin se vie meidät seuraavaksi._

SETIN syntymä

Giuseppe Cocconi ja Philip Morrison - kaksi Cornellin fyysikkoa - aloittivat artikkelinsa vuonna 1959 Luonto aikakauslehti rehellisesti: voimme ’t luotettavasti arvioida älykkään elämän todennäköisyyden maailmankaikkeudessa, mutta emme voi myöskään hylätä sen mahdollisuutta. Kehityimme ja olemme älykkäitä, joten eikö olisi järkevää, että vieraita sivilisaatioita voisi syntyä planeettoille muiden auringon kaltaisten tähtien ympärille? Todennäköisesti jotkut näistä sivilisaatioista olisivat vanhempia ja kehittyneempiä kuin meidän ja tunnistisivat Auringomme tähtenä, joka voisi olla elämän isäntä ja jonka kanssa he haluaisivat ottaa yhteyttä. Lehden keskeinen kysymys oli silloin: miten olennot lähettäisivät viestinsä? Sähkömagneettiset aallot olivat loogisin valinta. Ne kulkevat valon nopeudella eivätkä hajaantuisi tähtien välisten valtavien etäisyyksien yli. Mutta millä taajuudella? Sähkömagneettinen spektri on aivan liian laaja skannattavaksi kokonaisuudessaan, joten he tekivät oletuksen, joka on ollut SETI -tutkimuksen keskiössä siitä lähtien. He kuuntelivat taajuudella 1420 MHz, mikä on vedyn, maailmankaikkeuden runsaimman alkuaineen, päästötaajuus. He ajattelivat, että se oli yksi ilmeinen tähtitieteellinen yhteisyys, jonka jakaisimme tuntemattoman sivilisaation kanssa ja että he myös tunnistavat sen.

Draken yhtälö

Vain muutamaa vuotta myöhemmin, vuonna 1961, sumeat oletukset, joita Cocconi ja Morrison esittivät artikkelissaan, saivat todellisen matemaattisen yhtälön. Frank Drake [yhtälö, vasemmalla] yhdessä kourallisen muiden tähtitieteilijöiden ja tiedemiesten kanssa (mukaan lukien Carl Sagan) tapasivat Green Bankissa Länsi -Virginiassa hajauttaakseen kaavan ja muuttujat, jotka ovat tarpeen, jotta voidaan arvata kuinka monta älykästä sivilisaatiota saattaa asua galaksissamme. Kuten käy ilmi, numeroiden määrittäminen sumeille oletuksille antaa sinulle riittävän vaihtelun vastauksen, joka saa sinut miettimään, olitko todella selventänyt näitä oletuksia. Ryhmä sai valikoiman alle tuhannesta lähes miljardiin. Saatat ajatella, että kaavaa olisi hiottu vuosien varrella, mutta näin ei ole. Se on kestänyt yllättävän hyvin (tosin tällaiselle sumealle yhtälölle “ ylläpidetty ” on suhteellinen lause). 1960-luvulta lähtien kerätyt tiedot, joita voidaan käyttää tukemaan alkuperäisiä arvioita mitattavista määristä, kuten kuinka usein auringon kaltaiset tähdet muodostuvat ja kuinka monilla näistä tähdistä on planeettoja, ovat osoittaneet, että arviot ovat olleet suhteellisen tarkkoja. Muita muuttujia ei koskaan mitata, kuten mikä osa elämästä kehittyy älykkääksi ja mikä on älykkään sivilisaation keskimääräinen elinikä. Yhtälö on kuitenkin toiminut SETI -tutkimusten keskipisteenä vuosien varrella ja on edelleen arvokas kehys, vaikkakin kiistanalainen.

Astrobiologia

Kun emme etsi majakoita älykkäistä elämänmuodoista syvässä avaruudessa, tutkimuksemme maan ulkopuolisen elämän valtakunnassa kääntyvät sisäänpäin. Miten elämä maapallolla syntyi? Miten älykäs elämä maapallolla sai alkunsa? Nämä ovat kaksi avainkysymystä astrobiologiana tunnetun monitieteisen kentän ytimessä. Vaikka suuri osa astrobiologien työstä voi olla spekulatiivista - ekstrapoloimalla sitä, mikä voi olla muualla siitä, mitä tiedämme maan päällä -, spekulaation on ensin tultava vankasta tutkimuksesta siitä, mitä näemme ympärillämme. Mitä tiedämme elämästä, se yleensä oletti, että avaruusolennot ovat hiilenpohjaisia, tarvitsevat nestemäistä vettä ja ovat olemassa planeetalla auringon kaltaisen tähden ympärillä. Astrobiologit käyttävät näitä ohjeita lähtökohtana ulospäin katsomiselle. Tietysti kurinalaisuus sisältää myös perinteisen tähtitieteen ja geologian. Nämä ovat välttämättömiä kenttiä ymmärtääksemme, mistä meidän pitäisi etsiä elämää maan ulkopuolelta ja mitä ominaisuuksia meidän pitäisi etsiä, kun tutkimme tähtiä ja niiden planeettoja. Vaikka astrobiologit etsivät syvälle avaruuteen todisteita kaikista näistä asioista, suurin yksittäinen tutkimuskohde on tällä hetkellä oikeassa kirjaimellisella takapihallamme: Mars.

Elämä Marsissa

Voimme turvallisesti olettaa, ettemme löydä pieniä vihreitä miehiä Marsista. Todennäköisesti emme myöskään saaneet harmaita humanoideja, joilla oli mantelinmuotoiset, mustat onyx-silmät ja pitkänomaiset pääkallot. Mutta mahdollisuudet ovat hyvät, että löydämme vieraan elämän bakteerien tai ekstremofiilien muodossa, jotka ovat bakteerimaisia ​​organismeja, jotka voivat elää näennäisesti epäystävällisissä ympäristöissä. Olemme lähettäneet Marsiin erilaisia ​​koettimia, laskuja ja kiertoradia, Mariner 4: stä vuonna 1965 Phoenix -operaatioon, joka laskeutui planeetan napa -alueelle viime toukokuussa ja lähettää edelleen valtavan määrän dataa. Etsimme ennen kaikkea vettä, joko nestemäistä tai jäätä, yksi kolmesta avaruuden ulkopuolisen elämän avaimesta. “Mielestäni se on luultavasti paras veto lähietäisyydelle, ” sanoo tohtori Seth Shostak, SETI -instituutin vanhempi tähtitieteilijä. “Voit väittää, että joillakin Jovian kuista - Europa, Ganymede, Callisto - tai Titan ja Enceladus, näillä Saturnuksen kuilla, voi olla elämää. Jopa Venuksella voi olla elämää yläilmakehässä. Kaikki nämä ovat mahdollisia, koska ne kaikki ovat maailmoja, joissa voi olla nestemäistä vettä. Mars, voit nähdä asioita maassa, voit mennä kaivautumaan likaan, joten meillä on paljon ihmisiä, jotka ovat huolissaan Marsista. He etsivät elämää ja toivomme, että se on yksi oikeista paikoista. ” Jopa ilman vierailua punaisella planeetalla tutkijat ovat pohtineet meteoriitteja Marsista ja jäljittäneet hienoja viivoja heidän esittämiinsä kiviin. bakteerit. Polut eivät kuitenkaan sisällä DNA: ta, joten teoria on edelleen todistamaton.

Projekti Kyklooppi

Cocconi ja Morrison ’s 1959 -artikkeli älykkään elämän järjestelmällisestä etsimisestä kesti yli kymmenen vuotta suodattaakseen NASA: n kasvavien tutkimusohjelmien eri valtimoiden läpi ennen kuin se muodosti muodollisen tutkimusryhmän. Project Cyclops -nimisenä tunnettu tiimi ja siitä saatu raporttiasiakirja olivat ensimmäinen laajamittainen tutkimus käytännön SETI: stä. Siinä esitettiin monia samoja johtopäätöksiä, joita Cocconi ja Morrison tekivät: että SETI oli laillinen tieteellinen sitoumus ja että se olisi tehtävä mikroaaltospektrin matalan taajuuden päässä. Pyrkimykselle ei ollut edullista raportin kustannukset, laajuus ja aikajana. Se vaati 6–10 miljardin dollarin budjettia suuren radioteleskooppiryhmän rakentamiseen ja ylläpitoon 10–15 vuoden ajan. Se pani myös merkille, että etsintä kesti todennäköisesti vuosikymmeniä menestyäkseen, mikä edellyttäisi pitkäaikaista rahoitussitoumusta. ” Varmasti tämä oli hankkeen kuolemanpelko, ja hanke Cyclops -rahoitus lopetettiin pian raportin antamisen jälkeen. Kesti 21 vuotta, ennen kuin NASA lopulta toteutti toimivan SETI -ohjelman, nimeltään High Resolution Microwave Survey Targeted Search (HRMS). Mutta edeltäjänsä tavoin se olisi poikkeuksellisen lyhytikäinen ja menettäisi toimintarahoituksensa lähes vuosi myöhemmin kuin lokakuussa 1993.

Pioneer plakit (Pioneerit 10 ja 11)

Älykkään elämän signaalien etsiminen oli uskottavaa 60 -luvun lopulla ja 70 -luvun alussa, ja samalla oli käynnissä suunnitelmia lähettää omia viestejämme. Tehtävä Pioneer 10 ja 11 Avaruusalusten vuonna 1973 oli tarkoitus tutkia asteroidivyöhykettä, Jupiteria ja Saturnusta sen jälkeen, ja he jatkoivat liikerataansa Pluton ohi ja tähtienväliseen väliaineeseen. Kaukainen kurssi mielessä Carl Sagania lähestyttiin suunnittelemaan viesti, jonka ulkomaalainen rotu voisi tulkita, jos jompikumpi vene pysäytetään. Yhdessä Frank Draken kanssa Sagan suunnitteli plakin [vasemmalle], joka näyttää miehen ja naisen hahmot mittakaavassa avaruusaluksen kuvan kanssa, vedyn aallonpituuden ja taajuuden kaavion sekä sarjan karttoja, joissa kerrotaan yksityiskohtaisesti Aurinko, aurinkokunta ja polku Pioneer otti tiensä ulos. Se oli piktogrammi, jonka tarkoituksena oli pakata mahdollisimman paljon tietoa pienimpään tilaan samalla kun se oli edelleen luettavissa, mutta sitä kritisoitiin liian vaikeasta purkamisesta. Samalla kun Pioneer 10 tuli ensimmäinen ihmisen tekemä esine, joka lähti aurinkokunnasta vuonna 1983, kuluu vähintään kaksi miljoonaa vuotta, ennen kuin jompikumpi saavuttaa toisen tähden.

Arecibon viesti

Tehokkaiden radio- ja televisiolähetysantennien tulon jälkeen Maa on ollut suhteellisen meluisa paikka. Uutiset ja viihdesignaalit ovat jo vuosikymmenten ajan poistuneet ilmakehän yläjuoksulta, ja paljon vuotaa joka suuntaan avaruuteen. Ne, joita televisiomme eivät vetäneet sisään, voivat jonain päivänä tavoittaa kaukaiset tähdet eräänlaisessa hajotusilmoituksessa, joka ilmoittaa läsnäolostamme Rakastan Lucya ja Seinfeld. (Satelliitti- ja kaapelilähetysten tahaton seuraus on suuritehoisten radiosignaalien asteittainen lopettaminen, mikä tekee Maasta paljon vaikeamman paikan kuunnella ja kuunnella kaikkia.) Vuonna 1974 kuitenkin lähetettiin virallinen viesti ulos hiljattain kunnostetusta Arecibo -teleskoopista Puerto Ricossa. Jälleen Draken ja Saganin suunnittelema binäärinen radiosignaali [vasemmalla] piti sisällään tietoa DNA: n koostumuksesta ja kuvista miehestä, aurinkokunnasta ja Arecibon teleskoopista. Lähetys oli lopulta enemmän symbolinen osoitus uusien Arecibo -laitteiden voimasta kuin järjestelmällinen yritys saada yhteys ET: hen. Tähtiryhmä, johon signaali lähetettiin, valittiin suurelta osin siksi, että se olisi taivaalla remontin aikana, jossa lähetyksen oli määrä tapahtua. Lisäksi klusteri on siirtynyt säteen kantaman ulkopuolelle 25 000 vuoden aikana, jolloin viestin saavuttaminen kestää. Se oli osoitus siitä, että emme todennäköisesti ryhtyisi viestien lähettämiseen, koska radioteleskooppien käyttäminen kuuntelun sijaan oli paljon halvempaa ja helpompaa. Mutta Sagan ja Drake saisivat vielä yhden laukauksen syvän avaruuden viestintään vuonna 1977 Voyager koettimet.

Voyager Golden Records (Matkailijat 1 ja 2)

Vaikka Pioneer -plaketteja kehitettiin tiivistetyn kolmen viikon aikajanan aikana ja Arecibo -viesti lähetettiin cocktailjuhlan aikataulun mukaisesti, Voyager Golden Recordsin oli tarkoitus olla lyhyt yhteenveto ihmiskokemuksesta maan päällä, ja siksi heille annettiin aikaa ja NASA -komitean resursseja tehdä niistä poikkeuksellisia. Kultaiset levyt sisältävät 115 videokuvaa, tervehdyksiä 55 kielellä, 90 minuuttia musiikkia ympäri maailmaa sekä valikoiman luonnonääniä, kuten linnunlauluja, surffausta ja ukkosta. Vety on jälleen avain viestien lukituksen avaamiseen. Sama alin tilakaavio, joka ilmestyi Pioneer -plakeille, kuvaa tässä karttaa, jossa aurinko sijaitsee Linnunradalla. Se kertoo löytäjälle, kuinka levyä toistetaan, millä nopeudella ja mitä videokuvia etsiessä on odotettava. Se on jopa galvanoitu uraaninäytteellä, jotta sen puoliintumisaika olisi päivätty kauas tulevaisuudessa. Koska Voyager Koettimet liikkuvat paljon hitaammin kuin radioaallot, niiden saavuttaminen kohdetähtiin kestää lähes kaksi kertaa kauemmin kuin Arecibon viesti. Silloinkin, 40 000 vuoden jälkeen, ne tulevat vain puolentoista valovuoden päästä. Tämä vastaa noin 130 kertaa Pluton etäisyyttä auringostamme. On vähäteltävää sanoa, että millä tahansa näistä lähettämistämme majakoista on hyvin pitkä aika saavuttaa älykäs sivilisaatio, jos sellainen on olemassa ja sattuu olemaan olemassa yleiseen suuntaan, johon he matkustavat. Se muistuttaa siitä, kuinka epäinhimillisistä asteikoista tulee, kun mittaamme ulkoavaruuden etäisyyksiä ja yritämme löytää keinoja parhaiden niiden saavuttamiseksi etsimällä kaltaisiamme.

Meteoriitit

Kun astrobiologit pohtivat elämän alkuperää planeetallamme, he etsivät usein ainesosia ulkoisista lähteistä. Asteroidit, komeetat ja meteoriitit ovat aurinkokuntamme syntymän muinaisjäännöksiä. Ne ovat jäisiä ja kivisiä palasia, jotka vetäytyvät ympäriinsä, törmäävät toisiinsa ja kuihin ja planeettoihin, toimittavat mineraaleja, vettä ja, kuten käy ilmi, aminohappoja. Sen aminohapot - erityisesti kaksikymmentä - ovat proteiinien muodostumisen perusta, jotka puolestaan ​​ovat elämän perusta. Tähän mennessä olemme löytäneet vain kahdeksan näistä kahdestakymmenestä meteoriiteissa. Missä muut muodostuneet voivat olla yksi maapallon ja mahdollisesti muiden planeettojen elämän salaisuuksista. Historiallisessa 1953 Miller-Ureyn kokeessa sekoitettiin ja sähköistettiin vesi ja alkukantaisen ilmakehän elementit, jotta simuloitiin varhaisen Maan keittoa. Viikon lopussa aminohappoja oli muodostunut. Tietenkin on olemassa lukemattomia muita tuntemattomia prosesseja, joiden on tapahduttava saadaksemme meidät aminohapoista elämään. Kuten tohtori Seth Shostak SETI -instituutista sanoi, “ vain siksi, että takapihallasi on tiilitehdas, ei tarkoita sitä, että aiotte nähdä pilvenpiirtäjän ilmestyvän jonain päivänä. ”

Äärimmäiset

Ekstremofiilien opiskelu voi olla niin lähellä kuin pääsemme ulkomaalaisten tutkimiseen, ennen kuin löydämme ulkopuolisen elämän. Extremofiilit ovat organismeja, jotka elävät ympäristössä, joka ei ole vieraalle kaikelle muulle elämälle sellaisena kuin me sen tunnemme. Jotkut saattavat jopa fyysisesti vaatia näitä äärilämpötiloja, paineita ja happamuutta selviytyäkseen. Niitä on löydetty kilometrejä meren ja#8217: n pinnan alta ja Himalajan huipuilta, napoilta päiväntasaajaan, lämpötiloissa, jotka vaihtelevat lähes absoluuttisesta nollasta yli 300 asteen Fahrenheitiin. Useimmat ekstremofiilit ovat yksisoluisia mikro-organismeja, kuten Archea-alue, jonka jäsenten osuus voi olla 20 prosenttia maapallon biomassasta. Nämä ovat sellaisia ​​olentoja, joita odotamme löytävänsä Marsista. Mutta ehkä kaikkein vieraimpia kaltaisia ​​kaikista ihmisen tuntemista ekstremofiileistä ovat millimetriä pitkät tardigradit tai vesikarhut [vasemmalla], niin kutsuttuja, koska heillä on kyky käydä salaus. Se on äärimmäinen lepotilan muoto, jonka aikana kaikki aineenvaihdunta pysähtyy lähes täydellisesti ja mahdollistaa eläinten selviytymisen kaikesta massiivisesti kuolettavista säteilyannoksista (ihmisille) avaruuden tyhjiöön. Jotkut väittävät, että tämä keskeytetty tila ei teknisesti luokittele tardigradeja ekstremofiileiksi, koska he eivät kukoista näissä ympäristöissä, vaan vain suojelevat itseään kuolemalta. Siitä huolimatta, mitä enemmän ymmärrämme näistä organismeista ja kyvystä kestää ympäristöä, jonka uskotaan olevan vieraalle elämälle, sitä lähemmäksi voimme tulla niiden löytämiseksi planeettamme ulkopuolella.

Vau! Signaali

Vaikka NASA tappoi Project Cyclopsin ennen sen alkamista, se ei tarkoittanut, ettei kukaan kuunnellut maailmaa 1970 -luvulla. Useita pienimuotoisia SETI-hankkeita oli olemassa ympäri maata ja ympäri maailmaa, joista monet toimivat yliopistolaitteilla. Yksi merkittävimmistä - ja pisimpään SETI -töissä - oli Ohio State Universityn käyttämä Big Ear -radioteleskooppi. Big Ear oli kolmen jalkapallokentän kokoinen ja näytti jättimäiseltä hopealta parkkipaikalta, jossa oli rakennustelineet valtavaan ajamiseen tarkoitettuun elokuvanäyttöön molemmissa päissä. 15. elokuuta 1977 Big Ear sai signaalin 72 sekunniksi, mikä meni niin kauas kaavioista, että signaalitulosteita tarkkaava tähtitieteilijä ympyröi aakkosnumeerisen sekvenssin ja kirjoitti marginaaliin “Wow! ”. Signaalikuvio nousi ja putosi täydellisesti synkronoituna siihen tapaan, jolla kaukoputki liikkui tarkennuskeilansa läpi. Kun se tuli näkyviin, se vahvistui vähitellen. Jos signaali olisi ollut maanpäällinen, se olisi tullut täydellä teholla. Se oli paras, mitä kukaan oli nähnyt. Valitettavasti kaksi muuta Wow! -Ominaisuutta signaali toimi sitä vastaan, että se olisi laillinen ET -majakka. Ensimmäinen liittyy siihen, miten Big Ear keräsi radioaaltoja. Se käytti kahta keräintä, jotka olivat kolmen minuutin välein, vierekkäin. Kaikki ensimmäisen signaalin saamat signaalit pitäisi saada kiinni toisesta kolme minuuttia myöhemmin, mutta näin ei ollut Wow! signaali. Vain ensimmäinen torvi tarttui siihen. Vielä masentavaa, sitä ei ole nähty sen jälkeen. Monet toiminnot ovat yrittäneet käyttää herkempiä laitteita ja keskittyä paljon pidempään väitettyyn lähteeseen tuloksetta.

Projekti Phoenix ja SETI -instituutti

NASAn ja#8217: n korkean resoluution mikroaaltotutkimuksen kohdennettu haku ei todellakaan ole koskaan ollut mahdollista. Heti kun se käynnistyi vuonna 1992, kongressin jäsenet alkoivat pitää sitä veronmaksajien rahan tuhlauksena ja pilkata sitä kevytmielisenä (vaikka sen osuus oli alle 0,1 prosenttia NASA: n vuosibudjetista). Kun se peruutettiin syksyllä 1993, SETI -instituutti muutti paikalle pelastamaan tieteen ja tekniikan ydinryhmän ja jatkamaan työtä sen alaisuudessa. Se nimettiin uudelleen Phoenix Projectiksi ja se toimi vuosikymmenen 1994–2004 kokonaan yksityisiltä lahjoituksilta.Hankkeessa käytettiin erilaisia ​​suuria teleskooppeja eri puolilta maailmaa tutkimuksen tekemiseen ja havaittiin lähes 800 tähteä 240 valovuoden päässä. Kun ohjelma oli pyyhkäissyt miljardin taajuuskanavan läpi jokaiselle 800 tähdelle 11 000 havaintotunnin aikana, ohjelma päättyi havaitsematta elinkelpoista ET -signaalia.

[email protected], UC Berkeley

Jos tiedät jotain SETI: stä ja olet tietyn ikäinen, olet todennäköisesti tietoinen siitä [email protected] -projektin takia Kalifornian yliopistossa Berkeleyssä. [email protected] oli yksi varhaisimmista onnistuneista hajautetuista tietokonehankkeista. Näiden projektien konsepti toimii näin: tutkijat, joilla on valtavat määrät raakadataa ja joilla ei ole mahdollista tapaa käsitellä kaikkea, jakavat sen pieniksi paloiksi ja tekevät alihankinnan. Kun kirjaudut hajautettuun projektiin, tietokoneesi saa yhden näistä paloista ja toimii sen kanssa, kun se ei ole kiireinen, esimerkiksi kun lähdet pöydältäsi kahville tai lounaalle. Kun tietokone on valmis, se lähettää palan takaisin ja pyytää toista. Kaiken kaikkiaan hajautetut laskentaprojektit pystyvät hyödyntämään muuten mahdottoman määrän prosessointitehoa. [email protected] -projekti saa tällä hetkellä kaikki tiedot Arecibo -radioteleskoopista. Se tukee muita tähtitieteellisiä tutkimuksia keräämällä signaaleja kaikkialta, missä kaukoputki sattuu olemaan osoitettu lyhyiden hetkien aikana, kun sitä ei käytetä. Vaikka hanke ei ole vielä havainnut ET -signaalia, siitä on ollut valtavasti hyötyä todistettaessa, että hajautetut laskentaratkaisut toimivat ja toimivat hyvin, sillä niiden yhteenlaskettu laskenta -aika on ollut yli kaksi miljoonaa vuotta.

Vatikaanin observatorio

Galileo ei ollut ainoa tähtitieteilijä, jota katolinen kirkko on syyttänyt harhaopista hänen uskomuksistaan ​​heliocentriseen universumiin. Giordano Bruno poltettiin roviolla 1500 -luvulla väittäen, että jokaisella tähdellä oli oma planeettajärjestelmä. Kuinka pitkälle kirkko on siis päässyt, kun Vatikaanin observatorio ilmoitti aiemmin tänä vuonna, että voit uskoa Jumalaan ja muukalaisiin, eikä se ole ristiriita uskossa. Pastori Joes Gabriel Funes, observatorion johtaja, sanoo, että maailmankaikkeuden pelkkä koko viittaa maan ulkopuolisen elämän mahdollisuuteen. Koska ET olisi osa luomakuntaa, heitä pidettäisiin Jumalan olentoina.

Aurinkokunnan ulkopuoliset planeetat

Jos voidaan sanoa, että yksittäinen löytö käynnisti aurinkokunnan ulkopuolisten planeettojen etsinnän, se olisi 51 Pegasi b [vasemmalla] vuonna 1995. Se oli ensimmäinen aurinkokunnan ulkopuolinen planeetta, joka löydettiin kiertämästä normaalia tähteä ja löydettiin käyttämällä sama Doppler -ilmiö, jonka koemme joka päivä, kun sireeni ohittaa meidät suurella nopeudella. Se oli suosittu uutinen tuolloin - lopulta saimme vahvistuksen, että juuri voi olla aurinkokuntamme ei ollut ainutlaatuinen. Siitä päivästä lähtien olemme oppineet, kuinka yleinen järjestelmämme voi olla. Kesäkuun 2008 alussa vahvistettuja aurinkokunnan ulkopuolisia planeettoja on lähes 300, ja ne nousevat eksponentiaalisesti joka vuosi, kun havaitsemistekniikkamme kehittyvät. Varmasti suurin osa näistä planeetoista on kaasujättiläitä lähellä, lyhyillä kiertoradoilla tähtiensä ympärillä - ei sellaisia ​​taivaankappaleita, joista odotamme löytävänsä elämän. Tämä ei tarkoita sitä, etteikö maapallon kaltaisia ​​maanpäällisiä planeettoja olisi sielläkään. Se on vain se, että kaasujättiläiset ovat paljon helpompia nähdä “, kun lähdemme etsimään, koska heillä on tapana vetäytyä vanhempien tähtiensä ympärille muutamassa päivässä. Tarkkailemme noita tähtiä niiden valonlähteiden vaihteluissa, mutta emme itse havaitse itse planeettoja, koska ne ovat niin paljon suuruusluokkia himmeämpiä kuin niiden tähdet. Kaasujätit ovat riittävän suuria ja liikkuvat riittävän nopeasti tuottaakseen huomattavan vaikutuksen tähtiinsä täältä maan päällä, mutta maapallon kaltaisen planeetan kohdalla tämä ei pidä paikkaansa. Jotta löydettäisiin maapallon kokoinen planeetta, meidän olisi katsottava tähtiä pysähtymättä vuosien ajan ja pystyttävä havaitsemaan pienimmätkin kirkkauden muutokset planeetan ohittaessa sen (tunnetaan kauttakulkuna). SETI -harrastajien onneksi NASAlla on juuri tämä tehtävä aikataulussaan ensi vuonna.

Keplerin tehtävä

Planeettojen etsiminen on välttämättä kovaa työtä. Asioiden tähtitieteellisessä järjestelmässä useimmat planeetat ovat hyvin pieniä ja maapallon kaltaiset planeetat ovat valtavia, jopa huomaamattomasti pieniä. Tähtitieteilijöiden on tarpeeksi vaikeaa havaita Jupiterin mittaisia ​​planeettoja, lähes mahdotonta löytää maapalloa, noin 1000 kertaa pienempi. NASAn Kepler Mission on ratkaisu tähän ongelmaan. Se on avaruusteleskooppi [vasemmalla], joka on suunnattu osoittamaan galaksimme yhtä tähtikenttää lähes neljän vuoden ajan, heilumatta koskaan yhdestä tarkennuspisteestä ja valvoen jatkuvasti yli 100 000 tähden kirkkautta. Tehtävän idea on käyttää kauttakulkumenetelmää löytääkseen aurinkokunnan ulkopuolisia planeettoja, kuten Maa. Kauttakulku tapahtuu, kun planeetta kulkee tähtensä ja tarkkailijan (Kepler -teleskooppi) välissä. Tänä aikana tähti näyttää hetkellisesti himmeältä ja kestää 2–16 tuntia. Tietenkin planeetan kiertoradan on oltava linjassa näkökantamme kanssa, jonka todennäköisyys on 0,5 prosenttia jokaiselle auringon kaltaiselle tähdelle. Mutta 100 000 tähden seurannan avulla NASA toivoo ainakin havaitsevansa 50 maapallon kokoista planeettaa tehtävän loppuun mennessä, jos havaittavissa olevat planeetat osoittautuvat jopa kaksi kertaa suuremmiksi kuin maapallo.

Sisällys

Paulin ehdotus Muokkaa

Neutriinon [a] esitti ensin Wolfgang Pauli vuonna 1930 selittääkseen kuinka beetahajoaminen voisi säästää energiaa, vauhtia ja kulmamomenttia (spin). Toisin kuin Niels Bohr, joka ehdotti tilastollista versiota säilyttämislaeista selittääkseen havaitut jatkuvan energian spektrit beetahajoamisessa, Pauli oletti havaitsemattoman hiukkasen, jota hän kutsui "neutroniksi", käyttämällä samaa -päällä päättyy sekä protonin että elektronin nimeämiseen. Hän katsoi, että uusi hiukkanen vapautui ytimestä yhdessä elektroni- tai beetahiukkasen kanssa beetahajoamisprosessissa. [16] [b]

James Chadwick löysi paljon massiivisemman neutraalin ydinhiukkasen vuonna 1932 ja nimesi sen myös neutroniksi, jättäen kahdenlaisia ​​hiukkasia samalla nimellä. Aiemmin (vuonna 1930) Pauli oli käyttänyt termiä "neutroni" sekä neutraalille hiukkaselle, joka säilytti energiaa beetahajoamisessa, että oletetulle neutraalille hiukkaselle ytimessä. [16] Sana "neutrino" tuli tieteelliseen sanastoon Enrico Fermin kautta, joka käytti sitä Pariisissa pidetyssä konferenssissa heinäkuussa 1932 ja Solvay -konferenssissa lokakuussa 1933, missä Pauli myös käytti sitä. Nimen (italialainen vastine "pikku neutraali") loi vitsaillen Edoardo Amaldi keskustelun aikana Fermin kanssa Fysiikan instituutissa, Panispernan kautta Roomassa, erottaakseen tämän kevyen neutraalin hiukkasen Chadwickin raskaasta neutronista. [17]

Fermin beta -hajoamisteoriassa Chadwickin suuri neutraali hiukkanen voi hajota protoniksi, elektroniksi ja pienemmäksi neutraalipartikkeliksi (jota nyt kutsutaan elektroni -antineutriini):

Vuonna 1934 kirjoitettu Fermin paperi yhdisti Paulin neutriinon Paul Diracin positronin ja Werner Heisenbergin neutroni -protonimallin ja antoi vankan teoreettisen perustan tulevalle kokeelliselle työlle. Päiväkirja Luonto hylkäsi Fermin paperin sanoen, että teoria oli "liian kaukana todellisuudesta". Hän toimitti paperin italialaiselle aikakauslehdelle, joka hyväksyi sen, mutta yleinen kiinnostuksen puute hänen teoriaansa varhaisessa vaiheessa sai hänet siirtymään kokeelliseen fysiikkaan. [18]: 24 [19]

Vuoteen 1934 mennessä oli kokeellisia todisteita Bohrin ajatusta vastaan, jonka mukaan energiansäästö ei ole kelvollinen beetahajoamiselle: Saman vuoden Solvay -konferenssissa raportoitiin beetahiukkasten (elektronien) energiaspektrien mittauksia, mikä osoitti, että elektronien energiaa kustakin beetahajoamistyypistä. Tällaista rajaa ei ole odotettavissa, jos energiansäästö on virheellinen, jolloin mikä tahansa määrä energiaa olisi tilastollisesti saatavilla ainakin muutaman hajoamisen aikana. Luonnollinen selitys beetan hajoamisspektrille, joka mitattiin ensimmäisen kerran vuonna 1934, oli se, että käytettävissä oli vain rajallinen (ja säilynyt) määrä energiaa, ja uusi hiukkanen otti joskus vaihtelevan osan tästä rajoitetusta energiasta, jättäen loput beetapartikkelille . Pauli käytti tilaisuutta hyväkseen korostaakseen julkisesti, että vielä havaitsemattoman "neutriinon" on oltava todellinen hiukkanen. [18]: 25 Ensimmäiset todisteet neutriinojen todellisuudesta saatiin vuonna 1938 elektronin ja ytimen takaisinkytkennän samanaikaisten pilvikammioiden mittausten avulla. [20]

Suora tunnistus Muokkaa

Vuonna 1942 Wang Ganchang ehdotti ensimmäistä kertaa beta -sieppauksen käyttöä neutriinojen kokeelliseen havaitsemiseen. [21] 20. heinäkuuta 1956 julkaistussa numerossa Tiede, Clyde Cowan, Frederick Reines, Francis B. "Kiko" Harrison, Herald W. Kruse ja Austin D. McGuire julkaisivat vahvistuksen, että he olivat havainneet neutriinon [22] [23], mikä palkittiin lähes neljäkymmentä vuotta myöhemmin Nobelin vuonna 1995. [24]

Tässä kokeessa, joka tunnetaan nyt Cowan -Reinesin neutriinokokeena, ydinreaktorissa beetahajoamisella syntyneet antineutriinot reagoivat protonien kanssa neutronien ja positronien tuottamiseksi:

Positroni löytää nopeasti elektronin, ja ne tuhoavat toisiaan. Kaksi tuloksena olevaa gammasäteilyä (γ) ovat havaittavissa. Neutroni voidaan havaita ottamalla se sopivaan ytimeen vapauttaen gammasäteen. Molempien tapahtumien - positronien tuhoutumisen ja neutronien sieppauksen - sattuma antaa ainutlaatuisen allekirjoituksen antineutrino -vuorovaikutuksesta.

Helmikuussa 1965 ryhmä, johon kuului Jacques Pierre Friederich (Friedel) Sellschop, tunnisti ensimmäisen luonnossa löydetyn neutriinon. [25] Koe suoritettiin erityisesti valmistetussa kammiossa 3 km: n syvyydessä East Randin ("ERPM") kultakaivoksessa lähellä Boksburgia Etelä -Afrikassa. Päärakennuksessa oleva muistolaatta muistuttaa löydöstä. Kokeissa toteutettiin myös primitiivinen neutrinoastronomia ja tarkasteltiin neutriinofysiikan kysymyksiä ja heikkoja vuorovaikutuksia. [26]

Neutrino -maku Muokkaa

Cowanin ja Reinesin löytämä antineutrino on elektronineutriinon antihiukkanen.

Vuonna 1962 Leon M.Lederman, Melvin Schwartz ja Jack Steinberger osoittivat, että on olemassa useampi kuin yksi neutriinotyyppi havaitsemalla ensin muonineutriinon vuorovaikutukset (oletettu jo nimellä) neutretto), [27] joka sai heille vuoden 1988 fysiikan Nobelin palkinnon.

Kun kolmas leptonityyppi, tau, löydettiin vuonna 1975 Stanfordin lineaarisessa kiihdytinkeskuksessa, sillä odotettiin myös olevan siihen liittyvä neutrino (tau neutrino). Ensimmäinen todiste tästä kolmannesta neutrino -tyypistä tuli havaitsemasta puuttuvaa energiaa ja vauhtia tau -hajoamisissa, jotka ovat analogisia beetahajoamisen kanssa, mikä johti elektronineutriinon löytämiseen. Ensimmäinen tau -neutrino -vuorovaikutusten havaitseminen julkistettiin vuonna 2000 DONUT -yhteistyössä Fermilabissa, ja sen olemassaolosta oli jo päätelty sekä teoreettisella johdonmukaisuudella että kokeellisilla tiedoilla, jotka saatiin suuresta elektroni -positronitörmäyslaitteesta. [28]

Aurinko -neutriinongelma Muokkaa

1960-luvulla nyt kuuluisa Homestake-kokeilu teki ensimmäisen mittauksen Auringon ytimestä saapuvien elektronineutriinojen vuosta ja löysi arvon, joka oli kolmannes ja puolet standardin aurinkomallin ennustamasta luvusta. Tämä ero, joka tuli tunnetuksi auringon neutrino -ongelmana, jäi ratkaisematta noin kolmekymmentä vuotta, kun taas mahdollisia ongelmia sekä kokeessa että aurinkomallissa tutkittiin, mutta niitä ei löytynyt. Lopulta huomattiin, että molemmat olivat oikeassa ja että ero niiden välillä johtui siitä, että neutriinot olivat monimutkaisempia kuin aiemmin oletettiin. Oletettiin, että kolmella neutriinolla oli nollasta poikkeavat ja hieman erilaiset massat, ja siksi ne saattoivat värähtää havaitsemattomiksi makuiksi lentäessään maahan. Tätä hypoteesia tutkittiin uudella kokesarjalla, mikä avasi uuden suuren tutkimusalueen, joka jatkuu edelleen. Lopullinen vahvistus neutrino -värähtelyilmiölle johti kahteen Nobel -palkintoon, Raymond Davis, Jr., joka suunnitteli ja johti Homestake -kokeen, ja Art McDonald, joka johti SNO -kokeilua, joka pystyi havaitsemaan kaikki neutrino -maut ja ei alijäämää. [29]

Värähtely Muokkaa

Bruno Pontecorvo ehdotti käytännöllistä menetelmää neutrino -värähtelyjen tutkimiseen vuonna 1957 käyttäen analogiaa kaon -värähtelyjen kanssa seuraavien 10 vuoden aikana. Vuonna 1985 Stanislav Mikhejev ja Aleksei Smirnov (laajentavat Lincoln Wolfensteinin vuoden 1978 teosta) totesivat, että maun heilahteluja voidaan muuttaa, kun neutriinot leviävät aineen läpi. Tämä niin kutsuttu Mikhejev – Smirnov – Wolfenstein-ilmiö (MSW-vaikutus) on tärkeä ymmärtää, koska monet auringossa fuusion aiheuttamat neutriinot kulkevat aurinkosydämen tiheän aineen läpi (missä olennaisesti kaikki auringon fuusio tapahtuu) matkalla ilmaisimiin maan päällä.

Vuodesta 1998 alkaen kokeilut alkoivat osoittaa, että auringon ja ilmakehän neutriinot muuttavat makua (katso Super-Kamiokande ja Sudbury Neutrino Observatory). Tämä ratkaisi auringon neutriinongelman: auringossa tuotetut elektronineutriinot olivat osittain muuttuneet muihin makuihin, joita kokeet eivät voineet havaita.

Vaikka yksittäiset kokeet, kuten auringon neutrino-kokeiden sarja, ovat yhdenmukaisia ​​neutrino-makujen muuntamisen ei-värähtelevien mekanismien kanssa, kokonaisuudessaan, neutrino-kokeet viittaavat neutrino-värähtelyjen olemassaoloon. Erityisen merkityksellisiä tässä yhteydessä ovat KamLAND -reaktorikokeilu ja kiihdytinkokeet, kuten MINOS. KamLAND -kokeessa on todellakin tunnistettu värähtelyt neutrino -makujen muuntamismekanismiksi, joka liittyy aurinkoelektronineutriinoihin. Samoin MINOS vahvistaa ilmakehän neutriinojen värähtelyn ja määrittää paremmin massan neliöhalkaisun. [30] Japanilainen Takaaki Kajita ja kanadalainen Arthur B.McDonald saivat vuoden 2015 fysiikan Nobelin palkinnon teoreettisesta ja kokeellisesta havainnostaan, jonka mukaan neutriinot voivat muuttaa makuja.

Kosmiset neutriinit Muokkaa

Tiettyjen lähteiden lisäksi neutriinojen yleisen taustatason odotetaan läpäisevän maailmankaikkeuden, jonka oletetaan tapahtuvan kahden tärkeimmän lähteen vuoksi.

Kosminen neutrino -tausta (Big Bang sai alkunsa)

Noin 1 sekunti alkuräjähdyksen jälkeen neutriinot irrotettiin toisistaan, jolloin syntyi neutrinoiden taustataso, joka tunnetaan nimellä kosminen neutrino -tausta (CNB).

Diffuusi supernova -neutrino -tausta (Supernovan alkuperä)

Raymond Davis, Jr. ja Masatoshi Koshiba saivat yhdessä fysiikan Nobelin palkinnon vuonna 2002. Molemmat tekivät uraauurtavaa työtä auringon neutriinon havaitsemisessa, ja Koshiban työ johti myös ensimmäiseen reaaliaikaiseen havaintoon neutriinoista SN 1987A-supernovasta läheisessä Suuressa Magellaanipilvessä. Nämä ponnistelut merkitsivät neutrino -tähtitieteen alkua. [31]

SN 1987A edustaa ainoaa vahvistettua neutriinojen havaitsemista supernovasta. Monet tähdet ovat kuitenkin menneet maailmankaikkeuden supernovaksi jättäen teoreettisen hajaantuneen supernova -neutrino -taustan.

Maku, massa ja niiden sekoitus Muokkaa

Heikot vuorovaikutukset luovat neutriinoja yhteen kolmesta leptonisesta mausta: elektronineutriinot (
ν
e ), muonineutriinot (
ν
μ ) tai tau neutriinot (
ν
τ ), joka liittyy vastaaviin varautuneisiin leptoneihin, elektroni (
e -
), muoni (
μ -
) ja tau (
τ -
), vastaavasti. [32]

Vaikka neutriinojen uskottiin pitkään olevan massattomia, nyt tiedetään, että on kolme erillistä neutriinomassaa, joista jokainen neutrino -maku on lineaarinen yhdistelmä kolmesta erillisestä massaominaisuudesta. Vaikka vain kolmen massan neliöerot tunnetaan vuodesta 2016, [8] kokeet ovat osoittaneet, että nämä massat ovat pieniä. Kosmologisten mittausten perusteella on laskettu, että kolmen neutriinomassan summan on oltava alle miljoonasosa elektronin summasta. [1] [9]

Muodollisemmin neutriinomakuominaisuudet (luomisen ja tuhoamisen yhdistelmät) eivät ole samat kuin neutriinomassan ominaistila (yksinkertaisesti merkitty "1", "2" ja "3"). Vuodesta 2016 lähtien ei tiedetä, mikä näistä kolmesta on raskain. Analogisesti varautuneiden leptonien massahierarkian mukaisesti kokoonpanoa, jossa massa 2 on kevyempi kuin massa 3, kutsutaan perinteisesti "normaaliksi hierarkiaksi", kun taas "käänteisessä hierarkiassa" päinvastaista. Useita suuria kokeellisia toimia on käynnissä sen selvittämiseksi, mikä on oikein. [33]

Neutriino, joka on luotu tiettyyn makuominaisuuteen, on kaikkien kolmen massaominaisuustason siihen liittyvässä spesifisessä kvanttisuppositiossa. Tämä on mahdollista, koska nämä kolme massaa eroavat toisistaan ​​niin vähän, että niitä ei voida kokeellisesti erottaa millään käytännön lentoradalla epävarmuusperiaatteen vuoksi. Kunkin massatilan osuuden tuotetussa puhtaassa maussa on havaittu riippuvan syvästi kyseisestä mausta. Maku- ja massaominaisuuksien välinen suhde on koodattu PMNS -matriisiin. Kokeet ovat vahvistaneet arvot tämän matriisin elementeille. [8]

Muun kuin nollan massan ansiosta neutriinoilla voi mahdollisesti olla pieni magneettinen momentti, jos näin on, neutriinot olisivat vuorovaikutuksessa sähkömagneettisesti, vaikka tällaista vuorovaikutusta ei ole koskaan havaittu. [34]

Makuheilahtelut Muokkaa

Neutriinot värähtelevät eri makujen välillä lennon aikana. Esimerkiksi beetahajoamisreaktiossa tuotettu elektronineutriino voi olla vuorovaikutuksessa kauko -ilmaisimessa muoni- tai tau -neutriinona, kuten ilmaisimessa tuotetun varautuneen leptonin maku määrittelee. Tämä värähtely johtuu siitä, että tuotetun maun kolme massatilakomponenttia kulkevat hieman eri nopeuksilla, joten niiden kvanttimekaaniset aaltopaketit kehittävät suhteellisia vaihesiirtoja, jotka muuttavat tapaa, jolla ne yhdistyvät tuottamaan vaihteleva kolmen maun superpositio. Kukin makuaineosa värähtelee neutriinon kulkiessa, ja maut vaihtelevat suhteellisissa vahvuuksissa. Suhteelliset makuosuudet, kun neutrino on vuorovaikutuksessa, edustavat kyseisen vuorovaikutuksen maun suhteellisia todennäköisyyksiä vastaavan varautuneen lepton -maun tuottamiseksi. [6] [7]

On muitakin mahdollisuuksia, joissa neutrino voisi värähtele, vaikka ne olisivatkin massattomia: Jos Lorentzin symmetria ei olisi tarkka symmetria, neutriinot voisivat kokea Lorentzin rikkovia värähtelyjä. [35]

Mikhejev – Smirnov – Wolfenstein -efekti Muokkaa

Aineen läpi kulkeville neutriinoille suoritetaan yleensä prosessi, joka on analoginen valolle, joka kulkee läpinäkyvän materiaalin läpi. Tämä prosessi ei ole suoraan havaittavissa, koska se ei tuota ionisoivaa säteilyä, mutta aiheuttaa MSW -vaikutuksen. Vain pieni osa neutriinon energiasta siirtyy materiaaliin. [36]

Antineutriinit Muokkaa

Jokaiselle neutriinolle on olemassa myös vastaava antihiukkanen, jota kutsutaan nimellä an antineutrino, jossa ei myöskään ole sähkövarausta ja puoli kokonaislukua. Ne erottuvat neutriinoista sillä, että niillä on vastakkaiset merkit lepton -luvusta ja vastakkainen kiraalisuus. Vuodesta 2016 lähtien muita eroja ei ole löydetty. Kaikissa tähän asti havaituissa leptoniprosesseissa (huolimatta laajoista ja jatkuvista poikkeushauista) ei koskaan tapahdu muutoksia leptonin kokonaismäärään, esimerkiksi jos leptonin kokonaisluku on alkutilassa nolla, elektronineutriinot näkyvät lopullisessa tilassa yhdessä vain positronit (anti-elektronit) tai elektroni-antineutriinot ja elektronien antineutriinot elektronien tai elektronineutriinojen kanssa. [10] [11]

Antineutriineja tuotetaan ydinbetahajoamisessa yhdessä beetapartikkelin kanssa, jossa esimerkiksi neutroni hajoaa protoniksi, elektroniksi ja antineutrinoksi. Kaikilla tähän mennessä havaituilla antineutriinoilla on oikeakätinen heliksiitti (eli vain yksi kahdesta mahdollisesta spin-tilasta on koskaan nähty), kun taas neutriinot ovat vasenkätisiä. Kuitenkin, koska neutriinoilla on massa, niiden heliksiivisyys on kehyksestä riippuvainen, joten tässä yhteydessä asiaankuuluva kiraalisuuden ominaisuus on kehyksestä riippumaton.

Antineutriinot havaittiin ensimmäisen kerran johtuen niiden vuorovaikutuksesta protonien kanssa suuressa vesisäiliössä. Tämä asennettiin ydinreaktorin viereen antineutriinien hallittavana lähteenä (katso: Cowan – Reinesin neutrino -koe). Tutkijat ympäri maailmaa ovat alkaneet tutkia mahdollisuutta käyttää antineutriineja reaktorin seurantaan ydinaseiden leviämisen estämiseksi. [37] [38] [39]

Majorana -massa Muokkaa

Koska antineutriinot ja neutriinot ovat neutraaleja hiukkasia, on mahdollista, että ne ovat sama hiukkanen. Hiukkaset, joilla on tämä ominaisuus, tunnetaan Majorana -hiukkasina, jotka on nimetty italialaisen fyysikon Ettore Majoranan mukaan, joka ehdotti konseptia ensimmäisen kerran. Neutriinojen tapauksessa tämä teoria on saavuttanut suosiota, koska sitä voidaan käyttää yhdessä heilumekanismin kanssa selittämään, miksi neutriinomassat ovat niin pieniä verrattuna muihin alkeishiukkasiin, kuten elektroneihin tai kvarkkeihin. Majorana -neutriinoilla olisi se ominaisuus, että neutriino ja antineutriino voitaisiin erottaa vain kiraalisuudella, mitä kokeet havaitsevat erona neutriinon ja antineutriinon välillä, voivat yksinkertaisesti johtua yhdestä hiukkasesta, jolla on kaksi mahdollista kiraalisuutta.

Vuodesta 2019 lähtien [päivitys] ei tiedetä, ovatko neutriinot Majorana- tai Dirac -hiukkasia. Tätä ominaisuutta on mahdollista testata kokeellisesti. Esimerkiksi, jos neutriinot ovat todellakin Majorana-hiukkasia, niin leptonin lukumäärää rikkovat prosessit, kuten neutrinoiditon kaksinkertainen beetahajoaminen, ovat sallittuja, mutta eivät, jos neutriinot ovat Dirac-hiukkasia. Tämän prosessin etsimiseksi on tehty ja tehdään useita kokeita, esim. GERDA, [40] EXO, [41] ja SNO+, [42] ja CUORE. [43] Kosminen neutriinotausta on myös koetin siitä, ovatko neutriinot Majorana -hiukkasia, koska joko Diracin tai Majoranan tapauksessa pitäisi havaita eri määrä kosmisia neutriinoja. [44]

Ydinreaktiot Muokkaa

Neutriinot voivat olla vuorovaikutuksessa ytimen kanssa ja muuttaa sen toiseksi. Tätä prosessia käytetään radiokemiallisissa neutrinoilmaisimissa. Tällöin kohdetumassa olevat energiatasot ja spin -tilat on otettava huomioon vuorovaikutuksen todennäköisyyden arvioimiseksi. Yleensä vuorovaikutuksen todennäköisyys kasvaa neutronien ja protonien lukumäärän kanssa ytimessä. [29] [45]

On erittäin vaikeaa yksilöidä yksilöllisesti neutrino -vuorovaikutuksia radioaktiivisuuden luonnollisen taustan joukosta. Tästä syystä varhaisissa kokeissa valittiin erityinen reaktiokanava tunnistamisen helpottamiseksi: antineutrinon vuorovaikutus yhden vesimolekyylien vetyytimen kanssa. Vetyydin on yksi protoni, joten samanaikaisia ​​ydinvuorovaikutuksia, jotka tapahtuisivat raskaamman ytimen sisällä, ei tarvitse ottaa huomioon havaitsemiskokeessa. Kuutiometrissä vettä, joka on sijoitettu aivan ydinreaktorin ulkopuolelle, voidaan rekisteröidä vain suhteellisen vähän tällaisia ​​vuorovaikutuksia, mutta asetusta käytetään nyt reaktorin plutoniumin tuotantomäärän mittaamiseen.

Indusoitu halkeama Muokkaa

Aivan kuten neutronit tekevät ydinreaktoreissa, neutriinot voivat aiheuttaa halkeamisreaktioita raskaissa ytimissä. [46] Tätä reaktiota ei ole toistaiseksi mitattu laboratoriossa, mutta sen ennustetaan tapahtuvan tähtien ja supernovien sisällä. Prosessi vaikuttaa universumissa nähtyyn isotooppien runsauteen. [45] Deuteriumytimien neutrinohajoaminen on havaittu Sudburyn Neutrino -observatoriossa, joka käyttää raskaan veden ilmaisinta.

Tyypit Muokkaa

Neutriinot perushiukkasten vakiomallissa
Fermion Symboli
Sukupolvi 1
Elektronineutriino
ν
e
Antineutrinoelektroni
ν
e
Sukupolvi 2
Muoninen neutrino
ν
μ
Muon antineutrino
ν
μ
Sukupolvi 3
Tau neutrino
ν
τ
Tau antineutrino
ν
τ

Tunnetaan kolme tyyppiä (makuja) neutriinoista: elektronineutriino
ν
e , muonineutriino
ν
μ ja tau neutrino
ν
τ , jotka on nimetty kumppanileptonien mukaan vakiomallissa (katso taulukko oikealla). Nykyinen paras mittaus neutriinotyyppien lukumäärästä tulee Z -bosonin hajoamisen havaitsemisesta. Tämä hiukkanen voi hajota mihin tahansa kevyeen neutriinoon ja sen antineutriinoon, ja mitä enemmän saatavilla olevia kevyitä neutriinoja, [c] sitä lyhyempi Z -bosonin käyttöikä. Z -käyttöiän mittaukset ovat osoittaneet, että kolme kevyttä neutriinomakua yhdistyy Z: hen. [32] Standardimallin kuuden kvarkin ja kuuden leptonin, muun muassa kolmen neutriinon, välinen vastaavuus viittaa fyysikkojen intuitioon, että neutriinoja pitäisi olla täsmälleen kolme.

Neutrinoon liittyy useita aktiivisia tutkimusalueita. Jotkut ovat huolissaan neutrino -käyttäytymisen ennusteiden testaamisesta. Muu tutkimus keskittyy neutriinojen tuntemattomien ominaisuuksien mittaamiseen. Erityistä kiinnostusta on kokeisiin, jotka määrittävät niiden massat ja CP -rikkomuksen nopeudet, joita ei voida ennustaa nykyisellä teorialla.

Ilmaisimet lähellä keinotekoisia neutriinolähteitä Muokkaa

Kansainväliset tieteelliset yhteistyöt asentavat suuria neutriinonilmaisimia ydinreaktorien lähelle tai hiukkaskiihdyttimien neutrino -palkeihin neutrino -massojen ja neutrino -makujen välisen värähtelyn suuruuden ja nopeuden arvojen parempaan rajoittamiseen. Näillä kokeilla etsitään siten CP -rikkomuksen olemassaoloa neutrino -alalla, toisin sanoen, kohtelevatko fysiikan lait neutriinoja ja antineutriinoja eri tavalla vai eivät. [8]

Saksan KATRIN -kokeilu alkoi kerätä tietoja kesäkuussa 2018 [47] elektronineutriinon massan arvon määrittämiseksi, ja muita lähestymistapoja tähän ongelmaan suunnitteluvaiheessa. [1]

Gravitaatiovaikutukset Muokkaa

Pienistä massoistaan ​​huolimatta neutriinoja on niin paljon, että niiden painovoima voi vaikuttaa muuhun aineeseen maailmankaikkeudessa.

Kolme tunnettua neutriinomakua ovat ainoat vakiintuneet alkeishiukkaskandidaatit pimeälle aineelle, erityisesti kuumalle pimeälle aineelle, vaikka perinteiset neutriinot näyttävät olevan olennaisesti poissuljettuina olennaisena osuutena pimeästä aineesta kosmisen mikroaaltotaustan havaintojen perusteella. Näyttää edelleen uskottavalta, että raskaammat, steriilit neutriinot voivat muodostaa lämpimän pimeän aineen, jos niitä on. [48]

Steriilit neutrinohaut Muokkaa

Muut toimet etsivät todisteita steriilistä neutriinosta - neljäs neutriinomaku, joka ei ole vuorovaikutuksessa aineen kanssa, kuten kolme tunnettua neutriinomakua. [49] [50] [51] [52] Mahdollisuus steriili neutrinoihin eivät vaikuta edellä kuvatut Z -bosonin hajoamismittaukset: Jos niiden massa on yli puolet Z -bosonin massasta, ne eivät voi olla hajoamistuotteita. Siksi raskaiden steriilien neutriinojen massa olisi vähintään 45,6 GeV.

Tällaisten hiukkasten olemassaolosta viittaavat itse asiassa LSND -kokeen kokeelliset tiedot. Toisaalta tällä hetkellä käynnissä oleva MiniBooNE-kokeilu viittasi siihen, että steriilejä neutriineja ei tarvita kokeellisten tietojen selittämiseen, [53] vaikka viimeisin tutkimus tällä alalla on käynnissä ja MiniBooNE-tietojen poikkeavuudet voivat sallia eksoottisia neutriinotyyppejä, mukaan lukien steriilit neutriinot. [54] Instituut Laue-Langevinin [55] äskettäinen uudelleenanalyysi vertailuelektronispektritiedoista [55] on myös vihjannut neljännelle, steriilille neutriinolle. [56]

Vuonna 2010 julkaistun analyysin mukaan Wilkinsonin mikroaaltouunianisotropia -anturin tiedot kosmisesta taustasäteilystä ovat yhteensopivia joko kolmen tai neljän neutriinotyypin kanssa. [57]

Neutrinoless double beta beta decay search Edit

Toinen hypoteesi koskee "neutrinoitonta kaksois-beeta-hajoamista", joka jos se olisi olemassa, se loukkaa lepton-lukumäärän säilyttämistä. Tätä mekanismia etsitään parhaillaan, mutta sille ei ole vielä löydetty näyttöä. Jos niin olisi, niin mitä nyt kutsutaan antineutriinoiksi, ei voisi olla todellisia antihiukkasia.

Kosmisen säteen neutriinot Muokkaa

Kosmisen säteen neutriinokokeet havaitsevat neutriinoja avaruudesta tutkimaan sekä neutriinojen luonnetta että niitä tuottavia kosmisia lähteitä. [58]

Nopeus Muokkaa

Ennen kuin neutriinojen havaittiin värähtelevän, niiden oletettiin yleensä olevan massattomia ja etenevän valon nopeudella. Erityisen suhteellisuusteorian mukaan kysymys neutriinon nopeudesta liittyy läheisesti niiden massaan: Jos neutriinot ovat massattomia, niiden on kuljettava valon nopeudella, ja jos niillä on massa, ne eivät voi saavuttaa valon nopeutta. Pienen massansa vuoksi ennustettu nopeus on erittäin lähellä valonnopeutta kaikissa kokeissa, ja nykyiset ilmaisimet eivät ole herkkiä odotetulle erolle.

Myös jotkut Lorentzia rikkovat kvanttipainovoiman variantit saattavat sallia valoa nopeampia neutriinoja. Kattava kehys Lorentzin rikkomuksille on Standard-Model Extension (SME).

Ensimmäiset neutriinonopeuden mittaukset tehtiin 1980 -luvun alussa käyttäen pulssipioneereja (jotka tuotettiin pulssituilla protonisäteillä osumalla kohteeseen). Pionit rappeutuivat tuottamalla neutriinoja, ja etäisyysilmaisimessa aikaikkunassa havaitut neutrino -vuorovaikutukset olivat yhdenmukaisia ​​valon nopeuden kanssa. Tämä mittaus toistettiin vuonna 2007 käyttäen MINOS -ilmaisimia, joiden mukaan 3 GeV -neutriinon nopeus oli 99%: n luottamustasolla välillä 0,999 976 c ja 1000 126 c . Keski -arvo 1.000 051 c on suurempi kuin valon nopeus, mutta epävarmuus huomioon ottaen se on myös yhdenmukainen tarkan nopeuden kanssa c tai hieman vähemmän. Tämä mittaus asetti ylärajan muonineutriinon massalle 50 MeV 99%: n varmuudella. [59] [60] Kun hankkeen ilmaisimet päivitettiin vuonna 2012, MINOS tarkensi alkuperäistä tulostaan ​​ja löysi valon nopeuden kanssa eron neutriinojen ja valon saapumisajan välillä -0.0006% (± 0.0012% ). [61]

Samanlainen havainto tehtiin paljon laajemmassa mittakaavassa supernovalla 1987A (SN 1987A). Supernovan 10 MeV: n antineutriinot havaittiin aikaikkunassa, joka vastasi neutriinojen valon nopeutta. Toistaiseksi kaikki neutrino -nopeuden mittaukset ovat olleet yhdenmukaisia ​​valon nopeuden kanssa. [62] [63]

Superluminaalinen neutrinohäiriö Muokkaa

Syyskuussa 2011 OPERA -yhteistyö julkaisi laskelmia, jotka osoittivat 17 GeV: n ja 28 GeV: n neutriinon nopeuden ylittävän valon nopeuden kokeissaan. Marraskuussa 2011 OPERA toisti kokeilunsa muutoksilla, jotta nopeus voitaisiin määrittää yksilöllisesti jokaiselle havaitulle neutriinolle. Tulokset osoittivat samaa valoa nopeampaa nopeutta. Helmikuussa 2012 raportoitiin, että tulokset saattoivat johtua löysästä kuituoptisesta kaapelista, joka oli kiinnitetty johonkin atomikelloon, joka mitasi neutriinojen lähtö- ja saapumisaikoja. ICARUS: n itsenäinen kokeilu samassa laboratoriossa ei löytänyt havaittavaa eroa neutrino -nopeuden ja valon nopeuden välillä. [64]

Kesäkuussa 2012 CERN ilmoitti, että kaikissa neljässä Gran Sasso -kokeessa (OPERA, ICARUS, Borexino ja LVD) tehdyissä uusissa mittauksissa löydettiin valon nopeuden ja neutriinojen nopeuden välinen yhteisymmärrys ja kumottiin lopulta alkuperäinen OPERA -väite. [65]

Massa Muokkaa

Voimmeko mitata neutrino -massat? Seuraavatko neutriinot Diracin tai Majoranan tilastoja?

Hiukkasfysiikan vakiomalli oletti, että neutriinot ovat massattomia. [ viite Tarvitaan ] Kokeellisesti vakiintunut ilmiö neutrino -värähtely, joka sekoittaa neutriinomaku -tilat neutrino -massatiloihin (vastaavasti kuin CKM -sekoitus), vaatii neutriinoilta massat, jotka eivät ole nollaa. [66] Bruno Pontecorvo suunnitteli massiiviset neutriinot 1950 -luvulla. Peruskehyksen parantaminen niiden massan mukauttamiseksi on yksinkertaista lisäämällä oikeanpuoleinen Lagrangian.

Neutriinomassan tarjoaminen voidaan tehdä kahdella tavalla, ja joissakin ehdotuksissa käytetään molempia:

  • Jos muiden perusmallien perushiukkasten tapaan massa syntyy Dirac -mekanismilla, kehys vaatisi SU (2) singletin. Tällä hiukkasella olisi Yukawa -vuorovaikutus Higgsdoubletin neutraalin komponentin kanssa, mutta muuten sillä ei olisi vuorovaikutusta standardimallipartikkeleiden kanssa, joten sitä kutsutaan "steriiliksi" neutriinoksi. [selvennystä tarvitaan]
  • Tai massaa voidaan tuottaa Majorana -mekanismilla, joka edellyttäisi, että neutrino ja antineutrino ovat sama hiukkanen.

Vahvin yläraja neutriinomassoille tulee kosmologiasta: alkuräjähdysmalli ennustaa, että neutriinojen ja fotonien välillä on kiinteä suhde kosmisella mikroaaltotaustalla. Jos kaikkien kolmen neutriinotyypin kokonaisenergia ylittäisi keskimäärin 50 eV neutrinoa kohden, maailmankaikkeudessa olisi niin paljon massaa, että se romahtaisi. [67] Tämä raja voidaan kiertää olettaen, että neutrino on epävakaa, mutta vakiomallissa on rajoja, jotka vaikeuttavat tätä. Paljon tiukempi rajoitus tulee kosmologisten tietojen, kuten kosmisen mikroaaltosäteilyn, galaksitutkimusten ja Lyman-alfa-metsän, huolellisesta analysoinnista. Nämä osoittavat, että kolmen neutriinon yhteenlasketun massan on oltava alle 0,3 eV. [68]

Fysiikan Nobel 2015 -palkinnon saivat Takaaki Kajita ja Arthur B.McDonald kokeellisesta neutrino -värähtelyjen löytämisestä, mikä osoittaa, että neutriinoilla on massa. [69] [70]

Vuonna 1998 Super-Kamiokande-neutriinotunnistimen tutkimustulokset osoittivat, että neutriinot voivat värähtää mausta toiseen, mikä edellyttää, että niiden massan on oltava nollasta poikkeava. [71] Vaikka tämä osoittaa, että neutriinoilla on massa, absoluuttista neutriinomassa -asteikkoa ei vieläkään tunneta. Tämä johtuu siitä, että neutriinovärähtelyt ovat herkkiä vain massojen neliöiden erotukselle. [72] Vuodesta 2020 alkaen [73] massaominaisuuksien 1 ja 2 massojen neliöiden erotuksen paras sovitusarvo on | Δm 2
21 | = 0,000 074 eV 2, kun taas ominaistiloille 2 ja 3 se on | Δm 2
32 | = 0,002 51 eV 2. Koska | Δm 2
32 | on kahden neliömassan ero, ainakin yhdellä niistä on oltava arvo, joka on vähintään tämän arvon neliöjuuri. Siten on olemassa ainakin yksi neutriinomassan ominaisvaltio, jonka massa on vähintään 0,05 eV. [74]

Vuonna 2009 galaksiryhmän linssitiedot analysoitiin ennustamaan noin 1,5 eV: n neutriinomassa. [75] Tämä yllättävän suuri arvo edellyttää, että kolme neutriinomassaa ovat lähes yhtä suuret, ja neutrino-värähtelyt ovat milli-elektronivoltin luokkaa. Vuonna 2016 tämä päivitettiin 1,85 eV: n massaan. [76] Se ennustaa 3 steriiliä [ selvennystä tarvitaan ] saman massan neutriinot, johtuvat Planckin tumman aineen jakeesta ja neutrinoittoman kaksoisbeetan hajoamisen havaitsemattomuudesta. Massat ovat Mainz-Troitskin 2,2 eV: n ylärajan alapuolella elektroni-antineutriinolle. [77] Jälkimmäistä on testattu kesäkuusta 2018 lähtien KATRIN -kokeessa, joka etsii massaa välillä 0,2 eV ja 2 eV. [47]

Absoluuttisen neutriinomassa -asteikon määrittämiseksi laboratoriokokeissa on käynnissä useita ponnisteluja. Käytettyihin menetelmiin kuuluu ydinbetahajoaminen (KATRIN ja MARE).

OPERAn tutkijat havaitsivat 31. toukokuuta 2010 ensimmäisen tau -neutriinokandidaattitapahtuman muonineutriinisäteessä, ensimmäisen kerran, kun tämä muutos neutriinoissa oli havaittu, ja se antoi lisää todisteita niiden massasta. [78]

Heinäkuussa 2010 3-D MegaZ DR7 -galaksikysely raportoi, että he olivat mitanneet kolmen neutrinolajikkeen yhdistetyn massan rajaksi alle 0,28 eV. [79] Planck -yhteistyö ilmoitti maaliskuussa 2013 tiukemmasta ylärajasta tälle massasummalle, 0,23 eV, [80] kun taas helmikuun 2014 tulos arvioi summan olevan 0,320 ± 0,081 eV kosmologisten seurausten erojen perusteella. Planckin yksityiskohtaiset mittaukset kosmisesta mikroaaltotaustasta ja muiden ilmiöiden havaitsemisesta johtuvat ennusteet yhdistettynä oletukseen, että neutriinot ovat vastuussa havaitusta heikommasta gravitaatiolinssiä kuin mitä odotettaisiin massattomilta neutriinoilta. [81]

Jos neutriino on Majorana-hiukkanen, massa voidaan laskea määrittämällä tiettyjen ytimien neutrinoittoman kaksois-beeta-hajoamisen puoliintumisaika. KamLAND-Zen on asettanut neutrino Majorana -massan nykyisen alimman ylärajan: 0,060–0,161 eV. [82]

Koko Muokkaa

Vakiomallin neutriinot ovat peruspistemaisia ​​hiukkasia ilman leveyttä tai tilavuutta. Koska neutriino on alkeishiukkas, sillä ei ole samaa kokoa kuin jokapäiväisissä esineissä. [83] Perinteiseen "kokoon" liittyviä ominaisuuksia ei ole: niiden välillä ei ole vähimmäisetäisyyttä, eikä neutriinoja voida tiivistää erilliseksi yhtenäiseksi aineeksi, joka vie rajallisen tilavuuden.

Kiraalisuus Muokkaa

Kokeelliset tulokset osoittavat, että virhemarginaalin sisällä kaikilla tuotetuilla ja havaituilla neutriinoilla on vasenkätiset heliksiivisuudet (pyörii antiparallealisella tavalla) ja kaikilla antineutriinoilla on oikeakätiset heliksiivisuudet. [84] Massattomassa raja -arvossa tämä tarkoittaa, että vain yksi kahdesta mahdollisesta kiraalisuudesta havaitaan kummankin hiukkasen osalta. Nämä ovat ainoat kiraalisuudet, jotka sisältyvät hiukkasten vuorovaikutusten vakiomalliin.

On mahdollista, että niiden vastineita (oikeakätiset neutriinot ja vasenkätiset antineutriinot) ei yksinkertaisesti ole olemassa. Jos he tehdä olemassa, niiden ominaisuudet eroavat olennaisesti havaittavista neutriinoista ja antineutriinoista. On teoreettista, että ne ovat joko erittäin raskaita (GUT -asteikon luokkaa - katso Näkymämekanismi), älä osallistu heikkoon vuorovaikutukseen (ns steriilejä neutriineja), tai molemmat.

Nolla -neutrino -massojen olemassaolo hieman vaikeuttaa tilannetta. Neutriinoja tuotetaan heikoissa vuorovaikutuksissa kiraalisina ominaistiloina. Massiivisen hiukkasen kiraalisuus ei ole liikkeen vakio heliksiivisyys on, mutta kiraalisuusoperaattori ei jaa ominaistiloja heliksioperaattorin kanssa. Vapaat neutriinot leviävät vasemman ja oikean käden heliksiittitilojen seoksina sekoitusamplitudien suuruusluokkaa mνE . Tämä ei vaikuta merkittävästi kokeisiin, koska mukana olevat neutriinot ovat lähes aina ultrarelativistisia, joten sekoitusamplitudit ovat häviävän pieniä. Käytännössä he matkustavat niin nopeasti ja aika kuluu niin hitaasti lepokehyksissään, että heillä ei ole tarpeeksi aikaa muuttua millään havaittavalla polulla. Esimerkiksi useimpien auringon neutriinojen energiat ovat suuruusluokkaa 0,100 MeV - 1 MeV, joten "väärän" heliksiivisyyden omaavien neutriinoiden osuus ei voi ylittää 10-10. [85] [86]

GSI -poikkeama Muokkaa

Odottamaton kokeellisten tulosten sarja varastointirenkaassa kiertävien raskaiden erittäin varautuneiden radioaktiivisten ionien hajoamisnopeudelle on herättänyt teoreettista aktiivisuutta yrittäessään löytää vakuuttava selitys. Havaittu ilmiö tunnetaan nimellä GSI -poikkeama, koska säilytysrengas on GSI Helmholtzin raskaan ionin tutkimuskeskuksen laitos Darmstadtissa Saksassa.

Kahden radioaktiivisen lajin, joiden puoliintumisaika on noin 40 sekuntia ja 200 sekuntia, heikon hajoamisnopeuden havaittiin olevan merkittävä heilahtelumodulaatio, noin 7 sekunnin ajan. [87] Koska hajoamisprosessi tuottaa elektronineutriinon, jotkut ehdotetuista selityksistä havaitulle värähtelynopeudelle ehdottavat uusia tai muuttuneita neutriino -ominaisuuksia. Maun värähtelyyn liittyvät ideat kohtasivat skeptisesti. [88] Myöhempi ehdotus perustuu neutriinomassaominaisuuksien eroihin. [89]

Keinotekoinen muokkaus

Reaktorin neutriinot Muokkaa

Ydinreaktorit ovat ihmisen tuottamien neutriinojen suurin lähde. Suurin osa ydinreaktorin energiasta tuotetaan halkeamalla (ydinreaktorien neljä päähalkeavaa isotooppia on 235
U
, 238
U
, 239
Pu
ja 241
Pu
), tuloksena olevat neutronirikkaat tytärnuklidit käyvät nopeasti lisää beetahajoamista, joista jokainen muuttaa yhden neutronin protoniksi ja elektroniksi ja vapauttaa elektronin antineutriinon (
n

s
+
e -
+
ν
e ). Nämä myöhemmät hajoamiset mukaan lukien keskimääräinen ydinfissio vapauttaa noin 200 MeV energiaa, josta noin 95,5% säilyy ytimessä lämmönä ja noin 4,5% (tai noin 9 MeV) [90] säteilee pois antineutriineina. Tyypillisellä ydinreaktorilla, jonka lämpöteho on 4000 MW, [d] fissiomatomien kokonaistuotanto on itse asiassa 4185 MW, josta 185 MW säteilee pois antineutriinisäteilynä eikä koskaan näy suunnittelussa. Tämä tarkoittaa 185 MW halkeamisenergiaa eksynyt tästä reaktorista, eikä se näytä olevan käytettävissä turbiinien käynnissä olevana lämmönä, koska antineutriinit tunkeutuvat kaikkiin rakennusmateriaaleihin käytännössä ilman vuorovaikutusta.

Antineutrino-energiaspektri riippuu polttoaineen palamisasteesta (plutonium-239-fissioantineutriinoilla on keskimäärin hieman enemmän energiaa kuin uraani-235-fissiolla), mutta yleensä havaittavissa fine -antineutriinojen huippuenergia on noin 3,5 - 4 MeV ja suurin energia on noin 10 MeV. [91] Ei ole olemassa vakiintunutta kokeellista menetelmää matalan energian antineutriinojen virtauksen mittaamiseksi. Vain antineutriinot, joiden energia ylittää 1,8 MeV: n kynnyksen, voivat laukaista käänteisen beetahajoamisen ja siten tunnistaa ne yksiselitteisesti (katso § Tunnistus alla). Arviolta 3% kaikista ydinreaktorin antineutriineista kuljettaa energiaa tämän kynnyksen yläpuolella. Siten keskimääräinen ydinvoimala voi tuottaa yli 1020 antineutriinoa sekunnissa tämän kynnyksen yläpuolella, mutta myös paljon suuremman määrän (97%/3% ≈ 30 kertaa tämä luku) alle energiakynnyksen, jota ei voida nähdä nykyisellä ilmaisintekniikalla .

Kiihdyttimen neutriinot Muokkaa

Joitakin hiukkaskiihdyttimiä on käytetty neutriinopalkkien valmistukseen. Tekniikka on törmätä protoneihin kiinteän kohteen kanssa, jolloin syntyy varautuneita pioneja tai kaoneja. Nämä epävakaat hiukkaset keskittyvät sitten magneettisesti pitkään tunneliin, jossa ne hajoavat lennon aikana. Hajoavan hiukkasen relativistisen tehostuksen vuoksi neutriinot tuotetaan pikemminkin säteenä kuin isotrooppisesti. Pyrkimykset suunnitella kiihdytinlaitos, jossa neutriinoja tuotetaan muonien hajoamisen kautta, ovat käynnissä. [92] Tällainen kokoonpano tunnetaan yleisesti nimellä "neutriinotehdas".

Ydinaseet Muokkaa

Ydinaseet tuottavat myös erittäin suuria määriä neutriinoja. Fred Reines ja Clyde Cowan pitivät neutriinojen havaitsemista pommista ennen reaktorineutriinojen etsintää, että Los Alamosin fysiikan divisioonan johtaja J. M. B. Kellogg suositteli halkeamisreaktoria paremmaksi vaihtoehdoksi. [93] Fissioaseet tuottavat antineutriinoja (fissioprosessista) ja fuusiot aseet sekä neutriinoja (fuusioprosessista) että antineutriinoja (alkavasta halkeamisräjähdyksestä).

Geologinen muokkaus

Neutriinoja tuotetaan yhdessä luonnollisen taustasäteilyn kanssa. Erityisesti hajoamisketjut 238
U
ja 232
Th
isotooppeja sekä 40
K
, sisältävät beetahajoamisia, jotka lähettävät antineutriinoja. Nämä niin sanotut geoneutriinot voivat antaa arvokasta tietoa maapallon sisäpiiristä. Ensimmäinen indikaatio geoneutriinoista löydettiin KamLAND -kokeessa vuonna 2005, päivitetyt tulokset ovat esittäneet KamLAND [94] ja Borexino. [95] Geoneutrino -mittausten pääasiallinen tausta ovat reaktorien antineutriinot.

Ilmakehän muokkaus

Ilmakehän neutriinot syntyvät kosmisten säteiden vuorovaikutuksesta maapallon atomien kanssa, jolloin syntyy suihkuja hiukkasista, joista monet ovat epävakaita ja tuottavat neutriinoja hajoamisensa aikana. Tata Institute of Fundamental Researchin (Intia), Osakan kaupunginyliopiston (Japani) ja Durhamin yliopiston (Iso -Britannia) hiukkasfyysikoiden yhteistyössä tallennettiin ensimmäinen kosmisen säteilyn neutrino -vuorovaikutus Intian Kolar Gold Fieldsin maanalaisessa laboratoriossa vuonna 1965. [96]

Aurinko Muokkaa

Auringon neutriinot ovat peräisin Auringon ja muiden tähtien voimanlähteestä. Auringon toiminnan yksityiskohdat selitetään vakio -aurinkomallilla. Lyhyesti: kun neljä protonia sulautuu yhdeksi heliumytimeksi, kaksi niistä on muutettava neutroneiksi, ja jokainen tällainen muuntaminen vapauttaa yhden elektronineutriinon.

Aurinko lähettää valtavia määriä neutriinoja kaikkiin suuntiin. Joka sekunti noin 65 miljardia (6,5 × 10 10) aurinkoneutriinoa kulkee jokaisen neliösenttimetrin läpi maan suunnasta, joka on kohtisuorassa auringon suuntaan. [13] Koska maapallon massa absorboi merkityksettömästi neutriinoja, maapallon aurinkoa vastapäätä oleva pinta -ala vastaanottaa suunnilleen saman määrän neutriinoja kuin aurinkoa oleva puoli.

Supernova Muokkaa

Vuonna 1966 Stirling A.Colgate ja Richard H.White [97] laskivat, että neutriinot kuljettavat suurimman osan painovoimasta, joka vapautuu massiivisten tähtien romahtamisen seurauksena. Kun tähdet romahtavat, aineen tiheys ytimessä nousee niin suureksi (10 17 kg/m 3), että elektronien rappeutuminen ei riitä estämään protoneja ja elektroneja yhdistymästä muodostamaan neutroni ja elektronineutriino. Toinen ja runsaampi neutriinolähde on hiljattain muodostetun neutronisydämen lämpöenergia (100 miljardia kelviniä), joka haihtuu muodostumalla kaikkien makujen neutrino -antineutrino -pareja. [98]

Colgaten ja Whiten teoria supernova -neutriinojen tuotannosta vahvistettiin vuonna 1987, kun havaittiin Supernova 1987A: n neutriinoja. Vesipohjaiset ilmaisimet Kamiokande II ja IMB havaitsivat 11 ja 8 termistä antineutriinoa (leptoniluku = -1), [98] vastaavasti, kun taas tuikeperusteinen Baksan-ilmaisin löysi 5 neutriinoa (leptoniluku = +1) kummastakin tai elektronin sieppausalueen, alle 13 sekunnin pituisessa purskeessa. Supernovan neutriinosignaali saapui Maalle useita tunteja ennen ensimmäisen sähkömagneettisen säteilyn saapumista, kuten odotettiin ilmeisestä tosiasiasta, että jälkimmäinen ilmaantuu iskuaallon mukana. Poikkeuksellisen heikko vuorovaikutus normaalin aineen kanssa mahdollisti neutriinojen kulkevan räjähtävän tähden pyörivän massan läpi, kun taas sähkömagneettiset fotonit hidastuivat.

Koska neutriinot ovat niin vähän vuorovaikutuksessa aineen kanssa, uskotaan, että supernovan neutriinopäästöt sisältävät tietoa räjähdyksen sisimmistä alueista. Suuri osa näkyvä valo tulee radioaktiivisten alkuaineiden rappeutumisesta, jonka tuottaa supernova -iskuaalto, ja jopa itse räjähdyksen valo hajaantuu tiheiden ja myrskyisten kaasujen vaikutuksesta ja siten viivästyy. Neutriinopurskeen odotetaan saavuttavan maan ennen sähkömagneettisia aaltoja, mukaan lukien näkyvää valoa, gammasäteitä tai radioaaltoja. Sähkömagneettisten aaltojen saapumisen tarkka aikaviive riippuu iskuaallon nopeudesta ja tähden ulkokerroksen paksuudesta. Tyypin II supernovan osalta tähtitieteilijät odottavat neutriinotulvan vapautuvan sekunneista tähtien ytimen romahtamisen jälkeen, kun taas ensimmäinen sähkömagneettinen signaali voi ilmaantua tunteja myöhemmin sen jälkeen, kun räjähdysiskun aalto on ehtinyt päästä tähtien pintaan. Supernova -varhaisvaroitusjärjestelmäprojekti käyttää neutrinoilmaisinverkkoa seuratakseen taivasta mahdollisille supernovatapahtumille, ja neutrino -signaali antaa hyödyllisen ennakkovaroituksen Linnunradan räjähtävästä tähdestä.

Vaikka neutriinot kulkevat supernovan ulkokaasujen läpi ilman sirontaa, ne antavat tietoa syvemmästä supernovan ytimestä todisteilla siitä, että täällä jopa neutriinot hajautuvat merkittävässä määrin. Supernovasydämessä tiheydet ovat neutronitähden (jonka odotetaan muodostuvan tämän tyyppisessä supernovassa) tiheys [99], josta tulee riittävän suuri vaikuttamaan neutrino -signaalin kestoon viivyttämällä joitain neutriinoja. SN 1987A: n 13 sekunnin pituinen neutriinisignaali kesti paljon kauemmin kuin esteetön neutriinojen ylittäminen supernovan neutriinoja tuottavan ytimen läpi, jonka halkaisijan odotetaan olevan vain 1987 halkaisijaltaan SN 1987A.

Laskettujen neutriinojen määrä oli myös yhdenmukainen 2,2 × 10 46 joulen kokonaisneutriinoenergian kanssa, jonka arvioitiin olevan lähes koko supernovan kokonaisenergia. [31]

Keskimääräinen supernova vapauttaa noin 10 57 (oktodekiljoonaa) neutriinoa, mutta todellinen määrä, joka havaitaan maanpäällisellä ilmaisimella N < displaystyle N>, on paljon pienempi.

jossa M on ilmaisimen massa (esim. Super Kamiokande, jonka massa on 50 kton) ja d on etäisyys supernovaan. [100] Näin ollen käytännössä on mahdollista havaita vain neutriinopurskeita supernovista Linnunradalla tai sen lähellä (oma galaksimme). Yksittäisten supernovojen neutriinojen havaitsemisen lisäksi pitäisi olla myös mahdollista havaita diffuusi supernova -neutrino -tausta, joka on peräisin kaikista maailmankaikkeuden supernovista. [101]

Supernovan jäänteet Muokkaa

Supernova -neutriinojen energia vaihtelee muutamasta useisiin kymmeniin MeV: iin. Paikoissa, joissa kosmisia säteitä kiihdytetään, odotetaan tuottavan vähintään miljoona kertaa energisempiä neutriinoja, jotka on tuotettu supernovaräjähdyksistä jääneistä myrskyisistä kaasumaisista ympäristöistä: supernovojen jäänteistä. Walter Baade ja Fritz Zwicky katsoivat kosmisen säteilyn alkuperän supernooviksi, ja tätä hypoteesia tarkensivat Vitaly L.Ginzburg ja Sergei I.Syrovatsky, jotka pitivät alkuperää supernovojen jäännöksinä ja tukivat väitettä ratkaisevalla huomautuksella, että kosminen Linnunradan säteilyhäviöt korvataan, jos supernovojen jäännösten kiihtyvyys on noin 10 prosenttia. Ginzburgin ja Syrovatskyn hypoteesia tukee supernovojen jäännöksissä tapahtuva "iskuaaltojen kiihtyvyyden" erityinen mekanismi, joka on yhdenmukainen Enrico Fermin alkuperäisen teoreettisen kuvan kanssa ja saa tukea havainnointitiedoista. Erittäin suuren energian neutriinot ovat vielä nähtävissä, mutta tämä neutrinoastronomian haara on vasta alkuvaiheessaan. Tärkeimmät olemassa olevat tai tulevat kokeet, joiden tarkoituksena on tarkkailla galaksimme erittäin korkean energian neutriinoja, ovat Baikal, AMANDA, IceCube, ANTARES, NEMO ja Nestor. Aiheeseen liittyvää tietoa tarjoavat erittäin energiatehokkaat gammasäteilyhavainnot, kuten VERITAS, HESS ja MAGIC. Itse asiassa kosmisten säteiden törmäysten on tarkoitus tuottaa varautuneita pioneja, joiden hajoaminen antaa neutriinoille, neutraaleille pioneille ja gammasäteille supernova -jäännöksen ympäristön, joka on läpinäkyvä molemmille säteilyille.

Vielä korkeamman energian neutriinoja, jotka johtuvat ekstragalaktisten kosmisten säteiden vuorovaikutuksesta, voitaisiin havaita Pierre Augerin observatoriossa tai omistetussa kokeessa nimeltä ANITA.

Big Bang Muokkaa

Uskotaan, että aivan kuten alkuräjähdyksessä jäljellä oleva kosminen mikroaaltosäteily, universumissamme on taustalla matalan energian neutriinoja. 1980 -luvulla ehdotettiin, että nämä voivat olla selitys maailmankaikkeuden oletetun pimeän aineen olemassaololle. Neutriinoilla on yksi tärkeä etu verrattuna useimpiin muihin pimeän aineen ehdokkaisiin: niiden tiedetään olevan olemassa. Tällä ajatuksella on myös vakavia ongelmia.

Hiukkaskokeista tiedetään, että neutriinot ovat erittäin kevyitä. Tämä tarkoittaa, että ne liikkuvat helposti valon nopeutta lähellä olevilla nopeuksilla. Tästä syystä neutriinoista valmistettua pimeää ainetta kutsutaan "kuumaksi pimeäksi aineeksi". Ongelmana on, että koska ne liikkuvat nopeasti, neutriinoilla on taipumus levitä tasaisesti maailmankaikkeuteen ennen kuin kosmologinen laajeneminen teki niistä riittävän kylmiä kerääntyäkseen kasaan. Tämä johtaisi siihen, että neutriinoista koostuva pimeän aineen osa likaantuu pois eikä kykene aiheuttamaan suuria galaktisia rakenteita, joita näemme.

Näitä samoja galakseja ja galaksiryhmiä näyttää ympäröivän tumma aine, joka ei ole tarpeeksi nopea paetakseen galakseja. Oletettavasti tämä asia tarjosi painovoimaytimen muodostumista varten. Tämä tarkoittaa, että neutriinot eivät voi muodostaa merkittävää osaa pimeän aineen kokonaismäärästä.

Kosmologisten argumenttien mukaan muinaisten tausta -neutriinojen tiheyden arvioidaan olevan 56 tyyppiä kuutiosenttimetriä kohti ja lämpötilan 1,9 K (1,7 × 10-4 eV), jos ne ovat massattomia, paljon kylmempiä, jos niiden massa ylittää 0,001 eV. Vaikka niiden tiheys on melko korkea, niitä ei ole vielä havaittu laboratoriossa, koska niiden energia on useimpien havaintomenetelmien kynnysarvojen alapuolella ja koska ne ovat erittäin pieniä neutrino-vuorovaikutuksen poikkileikkauksia sub-eV-energioissa. Sitä vastoin boori-8-aurinkoneutriinot-jotka lähetetään suuremmalla energialla-on havaittu lopullisesti huolimatta siitä, että niiden tilatiheys on noin kuusi suuruusluokkaa pienempi kuin muinaisten neutriinojen.

Neutriinoja ei voida havaita suoraan, koska ne eivät kanna sähkövarausta, mikä tarkoittaa, että ne eivät ionisoi kulkevia materiaaleja. Muut tavat, joilla neutriinot voivat vaikuttaa ympäristöönsä, kuten MSW -vaikutus, eivät tuota jäljitettävää säteilyä. Ainutlaatuinen reaktio antineutriinojen tunnistamiseen, jota joskus kutsutaan käänteiseksi beetahajoamiseksi, kuten Reines ja Cowan soveltavat (katso alla), vaatii erittäin suuren ilmaisimen huomattavan määrän neutriinojen havaitsemiseksi. Kaikki havaintomenetelmät edellyttävät, että neutriinoilla on minimikynnysenergia. Toistaiseksi matalan energian neutriinoille ei ole olemassa havaintomenetelmää siinä mielessä, että potentiaalisia neutriinointeraktioita (esimerkiksi MSW-vaikutuksen perusteella) ei voida erottaa muista syistä ainutlaatuisesti. Neutrinoilmaisimet on usein rakennettu maan alle eristämään ilmaisin kosmisilta säteiltä ja muulta taustasäteilyltä.

Antineutriinot havaittiin ensimmäisen kerran 1950 -luvulla lähellä ydinreaktoria. Reines ja Cowan käyttivät kahta kohdetta, jotka sisälsivät kadmiumkloridin vesiliuosta. Kaksi tuikeanturia sijoitettiin kadmiumkohteiden viereen. Antineutriinot, joiden energia ylitti 1,8 MeV: n kynnyksen, aiheuttivat varautuneita vuorovaikutuksia veden protonien kanssa, mikä tuotti positroneja ja neutroneja. Tämä on hyvin paljon
β +
rappeutuminen, jossa energiaa käytetään protonin muuttamiseen neutroniksi, positroniksi (
e +
) ja elektronineutriino (
ν
e ) lähtee:

Cowanin ja Reinesin kokeessa lähtevän neutriinon sijasta sinulla on saapuva antineutriino (
ν
e ) ydinreaktorista:

Tuloksena oleva positronien tuhoutuminen elektronien kanssa ilmaisimateriaalissa loi fotoneja, joiden energia oli noin 0,5 MeV. Fotoniparit sattumalta voitaisiin havaita kahdella tuikeilmaisimella kohteen ylä- ja alapuolella. Neutronit otettiin kiinni kadmiumytimistä, mikä johti noin 8 MeV: n gammasäteisiin, jotka havaittiin muutaman mikrosekunnin kuluttua fotonien jälkeen positronien tuhoutumisesta.

Siitä lähtien on käytetty erilaisia ​​havaintomenetelmiä. Super Kamiokande on suuri määrä vettä, jota ympäröivät valomonistinputket, jotka tarkkailevat Cherenkov -säteilyä, joka syntyy, kun saapuva neutrino luo elektronin tai muonin veteen. Sudbury Neutrino Observatory on samankaltainen, mutta käytti ilmaisuaineena raskasta vettä, joka käyttää samoja vaikutuksia, mutta mahdollistaa myös lisäreaktion minkä tahansa makuisen neutrino-valon dissosiaation deuteriumista, jolloin syntyy vapaa neutroni, joka havaitaan sitten gammasäteilystä kloorin talteenoton jälkeen. Muissa ilmaisimissa on ollut suuria määriä klooria tai galliumia, jotka tarkistetaan määräajoin ylimääräisen argonin tai germaniumin suhteen, jotka syntyvät elektroni-neutriinojen kanssa vuorovaikutuksessa alkuperäisen aineen kanssa. MINOS käytti kiinteää muovista tuikea, joka oli kytketty valomonistinputkiin, kun taas Borexino käyttää nestemäistä pseudokumeenisintillaattoria, jota myös valomonistinputket katsovat, ja NOνA -ilmaisin käyttää nestetuikea, jota tarkkailevat lumivyöryfotodiodit. IceCube Neutrino Observatory käyttää 1 km 3 Etelämantereen jäätikköä lähellä etelänapaa, ja valomonistinputket on jaettu koko tilavuuteen.

Neutrinon pieni massa ja neutraali varaus tarkoittavat, että ne ovat erittäin heikosti vuorovaikutuksessa muiden hiukkasten ja kenttien kanssa.Tämä heikon vuorovaikutuksen piirre kiinnostaa tiedemiehiä, koska se tarkoittaa, että neutriinoja voidaan käyttää sellaisten ympäristöjen mittaamiseen, joihin muu säteily (kuten valo tai radioaallot) ei pääse.

Neutriinojen käyttöä koettimena ehdotettiin ensimmäisen kerran 1900-luvun puolivälissä tapaksi havaita olosuhteet Auringon ytimessä. Aurinkosädettä ei voi kuvata suoraan, koska sähkömagneettista säteilyä (kuten valoa) leviää ydintä ympäröivän aineen suuri määrä ja tiheys. Toisaalta neutriinot kulkevat auringon läpi vain vähän vuorovaikutuksessa. Auringonytimestä emittoitujen fotonien diffundoituminen auringon ulkokerroksiin voi kestää 40 000 vuotta, mutta ytimen tähtien fuusioreaktioissa syntyvät neutriinot ylittävät tämän etäisyyden lähes esteettä lähes valonnopeudella. [102] [103]

Neutriinot ovat hyödyllisiä myös aurinkokunnan ulkopuolisten astrofyysisten lähteiden mittaamiseen, koska ne ovat ainoita tunnettuja hiukkasia, joita ei merkittävästi heikennä niiden kulku tähtienvälisen väliaineen läpi. Optiset fotonit voivat peittyä tai hajota pölyltä, kaasulta ja taustasäteilyltä. Suuren energian kosmiset säteet, nopeiden protonien ja atomien muodossa, eivät pysty kulkemaan yli noin 100 megaparisia Greisen – Zatsepin – Kuzmin-rajan (GZK-raja) vuoksi. Sitä vastoin neutriinot voivat matkustaa vieläkin kauempana tuskin heikennettynä.

Linnunradan galaktinen ydin on täysin peitetty tiheällä kaasulla ja lukuisilla kirkkailla esineillä. Galaktisessa ytimessä tuotetut neutriinot voivat olla mitattavissa maapohjaisilla neutriinoteleskoopeilla. [18]

Toinen tärkeä neutrino -käyttö on supernovojen havaitseminen, räjähdykset, jotka päättävät erittäin massiivisten tähtien elämän. Supernovan ydinromahdusvaihe on erittäin tiheä ja energinen tapahtuma. Se on niin tiheä, että muut tunnetut hiukkaset eivät voi paeta etenevää ydinrintamaa lukuun ottamatta neutriinoja. Näin ollen supernovojen tiedetään vapauttavan noin 99% säteilyenergiasta lyhyessä (10 sekunnin) neutriinopurskeessa. [104] Nämä neutriinot ovat erittäin hyödyllinen koetin ytimen romahtamistutkimuksissa.

Neutrinon lepo massa on tärkeä testi kosmologisille ja astrofyysisille teorioille (ks Pimeä aine). Neutrinon merkitys kosmologisten ilmiöiden tutkimisessa on yhtä suuri kuin mikä tahansa muu menetelmä, ja siksi se on astrofyysisten yhteisöjen tutkimuksen pääkohde. [105]

Neutriinojen tutkimus on tärkeä hiukkasfysiikassa, koska neutriinoilla on tyypillisesti pienin massa, ja siksi ne ovat esimerkkejä pienimmän energian hiukkasista, jotka on teoreettisesti kehitetty hiukkasfysiikan vakiomallin laajennuksissa.

Marraskuussa 2012 amerikkalaiset tiedemiehet käyttivät hiukkaskiihdytintä lähettääkseen yhtenäisen neutriinisanoman 780 jalan kallion läpi. Tämä merkitsee neutriinojen ensimmäistä käyttöä viestintään, ja tuleva tutkimus voi sallia binääristen neutriinisanomien lähettämisen valtaville etäisyyksille jopa tiheimpien materiaalien, kuten maan ytimen, läpi. [106]

Heinäkuussa 2018 IceCube Neutrino Observatory ilmoitti, että he ovat jäljittäneet erittäin korkean energian neutriinon, joka osui Etelämantereella sijaitsevalle tutkimusasemalleen syyskuussa 2017 takaisin alkuperäiseen paikkaansa blazar TXS 0506 +056, joka sijaitsee 3,7 miljardia valovuotta pois Orionin tähdistön suuntaan. Tämä on ensimmäinen kerta, kun neutrinoilmaisinta on käytetty esineen paikantamiseen avaruudesta ja että kosmisen säteilyn lähde on tunnistettu. [107] [108] [109]


Sisällys

Valon nopeus tyhjiössä on yleensä merkitty pienillä kirjaimilla c , "vakio" tai latina celeritas (tarkoittaa "nopeutta, kuuluisuutta"). Vuonna 1856 Wilhelm Eduard Weber ja Rudolf Kohlrausch olivat käyttäneet c eri vakioon, jonka myöhemmin osoitettiin olevan √ 2 kertaa valon nopeus tyhjiössä. Historiallisesti symboli V käytettiin vaihtoehtoisena valon nopeuden symbolina, jonka James Clerk Maxwell esitteli vuonna 1865. Vuonna 1894 Paul Drude määritti uudelleen c sen nykyaikaisella merkityksellä. Einstein käytti V alkuperäisissä saksankielisissä erikoisrelatiivisuustutkimuksissaan vuonna 1905, mutta vuonna 1907 hän siirtyi c , josta oli silloin tullut valon nopeuden standardisymboli. [7] [8]

Joskus c käytetään aaltojen nopeuteen sisään minkä tahansa materiaaliväliaine ja c 0 valon nopeudelle tyhjiössä. [9] Tämä tilattu merkintä, joka on hyväksytty virallisessa SI -kirjallisuudessa, [10] on samanmuotoinen kuin muut asiaan liittyvät vakiot: μ0 tyhjiön läpäisevyydelle tai magneettiselle vakioon, ε0 tyhjiön läpäisevyyden tai sähkövakion osalta ja Z0 vapaan tilan impedanssin vuoksi. Tämä artikkeli käyttää c yksinomaan valon nopeudelle tyhjiössä.

Nopeus, jolla valoaallot etenevät tyhjiössä, on riippumaton sekä aallon lähteen liikkeestä että tarkkailijan hitaudesta. [Huomautus 5] Einstein väitti tämän valon nopeuden vaihtelun vuonna 1905, [6] sen motivaationa Maxwellin sähkömagnetismin teoriasta ja todisteiden puuttumisesta loistavasta eetteristä [16]. . [Huomautus 6] On mahdollista vain kokeellisesti varmistaa, että valon kaksisuuntainen nopeus (esimerkiksi lähteestä peiliin ja takaisin) on kehyksestä riippumaton, koska on mahdotonta mitata valoa (esimerkiksi lähteestä etätunnistimeen) ilman mitään sopimusta siitä, miten kellon lähde ja ilmaisin olisi synkronoitava. Kuitenkin ottamalla kellot käyttöön Einsteinin synkronoinnilla yksisuuntainen valon nopeus tulee määritelmän mukaan yhtä suureksi kuin kaksisuuntainen valon nopeus. [17] [18] Erityinen suhteellisuusteoria tutkii tämän invarianssin seurauksia c olettaen, että fysiikan lait ovat samat kaikissa inertiaviitekehyksissä. [19] [20] Yksi seuraus on se c on nopeus, jolla kaikkien massattomien hiukkasten ja aaltojen, myös valo, on kuljettava tyhjiössä.

Erityisrelatiivisuudella on monia vastavuoroisia ja kokeellisesti vahvistettuja vaikutuksia. [21] Näitä ovat massan ja energian vastaavuus (E = mc 2), pituuden supistuminen (liikkuvat esineet lyhenevät), [Huomautus 7] ja ajan laajeneminen (liikkuvat kellot toimivat hitaammin). Tekijä γ jonka pituudet supistuvat ja ajat laajenevat, tunnetaan Lorentzin tekijänä ja sen antaa γ = (1 − v 2 /c 2) −1/2, missä v on kohteen nopeus. Ero γ alkaen 1 on merkityksetön nopeuksille, jotka ovat paljon hitaampia kuin c, kuten useimmat jokapäiväiset nopeudet - jolloin Galilean suhteellisuusteoria lähenee läheisesti erityistä suhteellisuusteoriaa - mutta se kasvaa suhteellisnopeuksilla ja poikkeaa äärettömyyteen v lähestymistapoja c. Esimerkiksi aikadilataatiokerroin γ = 2 esiintyy suhteellisella nopeudella 86,6% valon nopeudesta (v = 0.866 c). Samoin aikadilataatiokerroin γ = 10 esiintyy klo v = 99.5% c.

Erityisen suhteellisuusteorian tulokset voidaan tiivistää käsittelemällä tilaa ja aikaa yhtenäisenä rakenteena, joka tunnetaan avaruusajana (kanssa c Avaruus- ja aikayksiköt) ja edellyttävät, että fyysiset teoriat täyttävät erityisen symmetrian, jota kutsutaan Lorentzin invarianssiksi ja jonka matemaattinen muotoilu sisältää parametrin c. [24] Lorentzin invarianssit ovat lähes universaali olettamus nykyaikaisille fysiikan teorioille, kuten kvanttelektrodynamiikalle, kvanttikromodynamiikalle, hiukkasfysiikan vakiomallille ja yleiselle suhteellisuusteorialle. Sellaisena parametri c on läsnä kaikkialla modernissa fysiikassa ja esiintyy monissa yhteyksissä, jotka eivät liity valoon. Esimerkiksi yleinen suhteellisuusteoria ennustaa sen c on myös painovoiman ja painovoima -aaltojen nopeus. [25] [Huomautus 8] Ei-inertiaalisissa viitekehyksissä (painovoimaisesti kaareva avaruusaika tai kiihdytetyt vertailukehykset) paikallinen valon nopeus on vakio ja sama c, mutta valon nopeus rajallisen pituisen radan varrella voi poiketa c, riippuen siitä, miten etäisyydet ja ajat määritellään. [27]

Yleensä oletetaan, että perusvakioita, kuten c niillä on sama arvo koko avaruusajan, eli ne eivät ole riippuvaisia ​​paikasta eivätkä vaihtele ajan mukaan. Eri teorioissa on kuitenkin ehdotettu, että valon nopeus on saattanut muuttua ajan myötä. [28] [29] Vakuuttavia todisteita tällaisista muutoksista ei ole löydetty, mutta niitä tutkitaan edelleen. [30] [31]

Yleisesti oletetaan myös, että valon nopeus on isotrooppinen, mikä tarkoittaa, että sillä on sama arvo riippumatta suunnasta, johon se mitataan. Havainnot ydinenergiatasojen päästöistä emittoivien ytimien suunnan funktiona magneettikentässä (ks.Hughes – Dreverin koe) ja pyörivistä optisista resonaattoreista (ks.Resonaattorikokeet) ovat asettaneet tiukat rajat mahdollisille kaksisuuntaisille suuntauksille anisotropia. [32] [33]

Nopeuden yläraja

Erityisen suhteellisuusteorian mukaan lepomassaan olevan esineen energia m ja nopeus v antaa γmc 2, missä γ on edellä määritelty Lorentzin tekijä. Kun v on nolla, γ on yhtä kuin yksi, jolloin syntyy kuuluisa E = mc 2 massa -energia -ekvivalenssin kaava. The γ tekijä lähestyy ääretöntä as v lähestymistapoja c, ja se tarvitsisi äärettömän paljon energiaa kiihdyttääkseen massan sisältävän kohteen valon nopeuteen. Valon nopeus on positiivisten lepomassan kohteiden nopeuksien yläraja, eivätkä yksittäiset fotonit voi kulkea valon nopeutta nopeammin. [34] [35] [36] Tämä on kokeellisesti vahvistettu monissa relativistisen energian ja vauhdin testeissä. [37]

Yleisemmin on mahdotonta, että signaalit tai energia kulkevat nopeammin kuin c. Yksi argumentti tälle seuraa samanaikaisuuden suhteellisuusteoriaksi kutsutun erikoisrelatiivisuuden vasta-intuitiivisesta vaikutuksesta. Jos kahden tapahtuman A ja B välinen etäisyys on suurempi kuin niiden välinen aikaväli kerrottuna c sitten on viitekehyksiä, joissa A edeltää B: tä, toiset, joissa B edeltää A: ta, ja toiset, joissa ne ovat samanaikaisia. Tämän seurauksena, jos jokin matkustaa nopeammin kuin c suhteessa inertiaan viitekehykseen, se kulkisi ajassa taaksepäin suhteessa toiseen kehykseen ja syy -yhteyttä rikottaisiin. [Huomautus 9] [39] Tällaisessa viitekehyksessä "vaikutus" voidaan havaita ennen sen "syytä". Tällaista syy -yhteyden rikkomista ei ole koskaan kirjattu, [18] ja se johtaisi paradokseihin, kuten takykoniseen antitelefoniin. [40]

On tilanteita, joissa voi tuntua siltä, ​​että aine, energia tai tietoa kuljettava signaali kulkee suuremmilla nopeuksilla cmutta he eivät. Esimerkiksi, kuten valon leviämisessä keskipitkän osan alla keskustellaan, monet aallonopeudet voivat ylittää c. Esimerkiksi röntgensäteiden vaiheen nopeus useimpien lasien läpi voi rutiininomaisesti ylittää c, [41] mutta vaiheen nopeus ei määrää nopeutta, jolla aallot välittävät tietoa. [42]

Jos lasersäde pyyhkäistään nopeasti kaukaisen kohteen yli, valopiste voi liikkua nopeammin kuin c, vaikka pisteen alkuperäinen liike viivästyy, koska aika vie valon päästäkseen kaukaiselle esineelle nopeudella c. Kuitenkin ainoat fyysiset yksiköt, jotka liikkuvat, ovat laser ja sen lähettämä valo, joka kulkee nopeudella c laserista pisteen eri asentoihin. Samoin kaukaiseen kohteeseen heijastettu varjo voidaan saada liikkumaan nopeammin kuin c, ajan viivästymisen jälkeen. [43] Kummassakaan tapauksessa mikään aine, energia tai tieto eivät kulje valoa nopeammin. [44]

Referenssikehyksen kahden kohteen välisen etäisyyden muutosnopeus (suhteessa sulkemisnopeuteen) voi olla yli c. Tämä ei kuitenkaan edusta yksittäisen kohteen nopeutta mitattuna yhdessä inertiakehyksessä. [44]

Tietyt kvanttitehosteet näyttävät välittyvän välittömästi ja siksi nopeammin kuin c, kuten EPR: n paradoksissa. Esimerkki koskee kahden hiukkasen kvanttitiloja, jotka voidaan sotkea yhteen. Ennen kuin jompikumpi hiukkasista havaitaan, ne ovat kahden kvanttitilan päällekkäin. Jos hiukkaset erotetaan ja yhden hiukkasen kvanttitila havaitaan, toisen hiukkasen kvantitila määritetään välittömästi. On kuitenkin mahdotonta kontrolloida, mihin kvanttitilaan ensimmäinen hiukkanen tulee, kun se havaitaan, joten tietoa ei voida lähettää tällä tavalla. [44] [45]

Toinen kvanttivaikutus, joka ennustaa valoa nopeampien nopeuksien esiintymisen, on nimeltään Hartman-efekti: tietyissä olosuhteissa aika, joka tarvitaan virtuaalisen hiukkasen tunkeutumiseen esteen läpi, on vakio esteen paksuudesta riippumatta. [46] [47] Tämä voi johtaa siihen, että virtuaalinen hiukkanen ylittää suuren raon valoa nopeammin. Mitään tietoja ei kuitenkaan voida lähettää käyttämällä tätä tehostetta. [48]

Niin kutsuttu superluminaalinen liike näkyy tietyissä tähtitieteellisissä kohteissa, [49] kuten radiogalaksien ja kvasaarien suhteellissuihkut. Nämä suihkukoneet eivät kuitenkaan liiku valon nopeutta suuremmilla nopeuksilla: näennäinen superluminaalinen liike on heijastusvaikutus, jonka aiheuttavat esineet, jotka liikkuvat lähellä valon nopeutta ja lähestyvät Maata pienessä kulmassa näkölinjaan nähden: koska valo joka lähetettiin, kun suihkukone oli kauempana, kesti kauemmin Maan saavuttamiseen, kahden peräkkäisen havainnon välinen aika vastaa pidempää aikaa niiden hetkien välillä, jolloin valonsäteet lähetettiin. [50]

Laajenevan maailmankaikkeuden malleissa mitä kauempana galaksit ovat toisistaan, sitä nopeammin ne ajautuvat toisistaan. Tämä väistyminen ei johdu liikkeestä kautta tilaa, vaan pikemminkin avaruuden laajentamiseen. [44] Esimerkiksi kaukana Maasta olevat galaksit näyttävät siirtyvän pois Maasta nopeudella, joka on verrannollinen niiden etäisyyksiin. Hubble -palloksi kutsutun rajan ulkopuolella niiden etäisyys Maasta kasvaa valon nopeutta suuremmaksi. [51]

Klassisessa fysiikassa valoa kuvataan sähkömagneettisen aallon tyypiksi. Sähkömagneettisen kentän klassista käyttäytymistä kuvaavat Maxwellin yhtälöt, jotka ennustavat nopeuden c jolla sähkömagneettiset aallot (kuten valo) etenevät tyhjiössä, liittyvät tyhjiön hajautettuun kapasitanssiin ja induktanssiin, joka tunnetaan muuten sähkövakiona ε0 ja magneettivakio μ0, yhtälöllä [52]

Nykyaikaisessa kvanttifysiikassa sähkömagneettista kenttää kuvaa kvanttelektrodynamiikan teoria (QED). Tässä teoriassa valoa kuvaavat sähkömagneettisen kentän perusherätykset (tai kvantit), joita kutsutaan fotoneiksi. QED -tekniikassa fotonit ovat massattomia hiukkasia ja siten ne kulkevat erityisrelatiivisuussuhteen mukaan valon nopeudella tyhjiössä.

QED -laajennuksia, joissa fotonilla on massa, on harkittu. Tällaisessa teoriassa sen nopeus riippuisi sen taajuudesta ja muuttumattomasta nopeudesta c erityis suhteellisuusteoria olisi tällöin valon nopeuden yläraja tyhjiössä. [27] Valon nopeuden vaihtelua taajuuden kanssa ei ole havaittu tiukoissa testeissä, [53] [54] [55] asettamalla fotonin massalle tiukat rajat. Saatu raja riippuu käytetystä mallista: jos massiivinen fotoni on kuvattu Procan teorian [56] mukaisesti, kokeellinen yläraja sen massalle on noin 10-57 grammaa [57], jos fotonimassa luodaan Higgsin mekanismin avulla, kokeellinen yläraja on vähemmän terävä, m ≤ 10 −14 eV/c 2 [56] (noin 2 × 10-47 g).

Toinen syy siihen, että valon nopeus vaihtelee sen taajuuden mukaan, on se, että erityinen suhteellisuusteoria ei sovellu mielivaltaisesti pieniin asteikkoihin, kuten jotkut ehdotetut kvanttipainovoimateoriat ennustavat. Vuonna 2009 gammasäteilypurskeen GRB 090510 havainnointi ei löytänyt todisteita fotonin nopeuden riippuvuudesta energiasta, mikä tukee tiukkoja rajoituksia aika-ajan kvantisoinnin tietyissä malleissa siitä, miten tämä nopeus vaikuttaa Planckin asteikon lähestyvien energioiden fotonienergiaan. [58]

Mediassa

Väliaineessa valo ei yleensä etene yhtä suurella nopeudella c lisäksi erityyppiset valoaallot kulkevat eri nopeuksilla. Nopeutta, jolla tasoaallon (koko tilaa täyttävä aalto vain yhdellä taajuudella) yksittäiset harjat ja kourut etenevät, kutsutaan vaiheen nopeudeksi vs. Fyysinen signaali, jolla on rajallinen laajuus (valopulssi), kulkee eri nopeudella. Suurin osa pulssista kulkee ryhmän nopeudella vgja sen varhaisin osa kulkee etunopeudella vf.

Vaiheen nopeus on tärkeä määritettäessä, kuinka valoaalto kulkee materiaalin läpi tai materiaalista toiseen. Se on usein edustettuina a taitekerroin. Materiaalin taitekerroin määritellään suhteena c vaiheen nopeuteen vs materiaalissa: suuremmat taitekertoimet osoittavat pienempiä nopeuksia. Materiaalin taitekerroin voi monissa tapauksissa riippua valon taajuudesta, voimakkuudesta, polarisaatiosta tai etenemissuunnasta, mutta sitä voidaan käsitellä materiaalista riippuvaisena vakiona. Ilman taitekerroin on noin 1.0003. [59] Tiheämpien aineiden, kuten veden, [60] lasin, [61] ja timantin, [62] taitekerroin on noin 1,3, 1,5 ja 2,4 vastaavasti näkyvän valon osalta. Eksoottisissa materiaaleissa, kuten Bose -Einstein -kondensaatit lähellä absoluuttista nollaa, valon tehollinen nopeus voi olla vain muutama metri sekunnissa. Tämä edustaa kuitenkin absorptiota ja säteilyn viivästymistä atomien välillä, kuten kaikki hitaammat kuinc aineellisten aineiden nopeudet. Äärimmäisenä esimerkkinä valon "hidastumisesta" aineessa kaksi itsenäistä fyysikkojoukkoa väitti tuovan valon "täydelliseen pysähdykseen" johtamalla sen rubidium -elementin Bose -Einstein -kondensaatin läpi. Kuitenkin suosittu kuvaus valon "pysäyttämisestä" näissä kokeissa viittaa vain siihen, että valo varastoidaan atomien virittyneisiin tiloihin ja lähetetään sitten uudelleen mielivaltaisesti myöhemmin toisen laserpulssin stimuloimana. Aikanaan, jolloin se oli "pysähtynyt", se oli lakannut olemasta kevyt. Tämäntyyppinen käyttäytyminen pätee yleensä mikroskooppisesti kaikkiin läpinäkyviin aineisiin, jotka "hidastavat" valon nopeutta. [63]

Läpinäkyvissä materiaaleissa taitekerroin on yleensä suurempi kuin 1, mikä tarkoittaa, että vaiheen nopeus on pienempi kuin c. Muissa materiaaleissa on mahdollista, että taitekerroin pienenee alle 1 tietyillä taajuuksilla joissakin eksoottisissa materiaaleissa, ja jopa on mahdollista, että taitekerroin muuttuu negatiiviseksi.[64] Vaatimus, jonka mukaan syy -yhteyttä ei rikota, edellyttää, että minkä tahansa materiaalin dielektrisen vakion todelliset ja kuvitteelliset osat, jotka vastaavat taitekerrointa ja vaimennuskerrointa, liittyvät Kramers -Kronig -suhteisiin. [65] Käytännössä tämä tarkoittaa, että materiaalissa, jonka taitekerroin on pienempi kuin 1, aallon absorptio on niin nopeaa, ettei signaalia voida lähettää nopeammin kuin c.

Pulssi, jolla on erilaiset ryhmän ja vaiheen nopeudet (joka tapahtuu, jos vaiheen nopeus ei ole sama kaikilla pulssin taajuuksilla), haalistuu ajan myötä, mikä tunnetaan dispersiona. Joillakin materiaaleilla on poikkeuksellisen pieni (tai jopa nolla) valon aaltojen ryhmänopeus, ilmiö nimeltä hidas valo, joka on vahvistettu eri kokeissa. [66] [67] [68] [69] Vastakkainen, ryhmän nopeudet ylittävät c, on myös osoitettu kokeessa. [70] Ryhmänopeuden pitäisi jopa olla mahdollista saada ääretön tai negatiivinen, ja pulssit kulkevat välittömästi tai taaksepäin ajassa. [71]

Mikään näistä vaihtoehdoista ei kuitenkaan salli tietojen siirtämistä nopeammin kuin c. On mahdotonta lähettää tietoa valopulssilla nopeammin kuin pulssin varhaisimman osan nopeus (etunopeus). Voidaan osoittaa, että tämä on (tietyillä oletuksilla) aina yhtä suuri kuin c. [71]

On mahdollista, että hiukkanen kulkee väliaineen läpi nopeammin kuin valon vaiheen nopeus kyseisessä väliaineessa (mutta silti hitaampi kuin c). Kun varautunut hiukkanen tekee sen dielektrisessä materiaalissa, säteilee iskun aallon sähkömagneettinen vastine, joka tunnetaan nimellä Cherenkov -säteily. [72]

Valon nopeudella on merkitystä viestinnässä: yksisuuntainen ja edestakainen viiveaika ovat suurempia kuin nolla. Tämä koskee pieniä ja tähtitieteellisiä mittakaavoja. Toisaalta jotkut tekniikat riippuvat rajallisesta valon nopeudesta, esimerkiksi etäisyysmittauksissa.

Pienet vaa'at

Supertietokoneissa valon nopeus rajoittaa tietojen nopeutta prosessorien välillä. Jos prosessori toimii 1 gigahertsin taajuudella, signaali voi kulkea enintään noin 30 senttimetriä (1 jalkaa) yhden jakson aikana. Prosessorit on siksi sijoitettava lähelle toisiaan minimoidakseen tiedonsiirtoviiveet, mikä voi aiheuttaa ongelmia jäähdytyksessä. Jos kellotaajuudet kasvavat edelleen, valon nopeudesta tulee lopulta rajoittava tekijä yksittäisten sirujen sisäiselle suunnittelulle. [73] [74]

Suuret etäisyydet maapallolla

Ottaen huomioon, että maapallon päiväntasaajan ympärysmitta on noin 40 075 km ja että c nopeus on noin 300 000 km/s, teoreettisesti lyhyin aika, jonka verran tieto kulkee puolipallon ympäri pintaa pitkin, on noin 67 millisekuntia. Kun valo kulkee ympäri maailmaa optisessa kuidussa, todellinen siirtoaika on pidempi, osittain siksi, että valon nopeus on hitaampi noin 35% optisessa kuidussa sen taitekerroimesta riippuen n. [Huomautus 10] Lisäksi suoria viivoja esiintyy harvoin globaaleissa viestintätilanteissa, ja viiveitä syntyy, kun signaali kulkee elektronisen kytkimen tai signaalin regeneraattorin läpi. [76]

Avaruuslennot ja tähtitiede

Samoin viestintä Maan ja avaruusalusten välillä ei tapahdu hetkessä. Lähteestä vastaanottimeen on lyhyt viive, mikä tulee näkyvämmäksi etäisyyden kasvaessa. Tämä viive oli merkittävä maanpäällisyyden ja Apollo 8: n välisen viestinnän kannalta, kun siitä tuli ensimmäinen miehitetty avaruusalus, joka kierteli Kuun ympäri: jokaisen kysymyksen osalta maaohjausaseman oli odotettava vähintään kolme sekuntia vastauksen saapumista. [77] Maan ja Marsin välinen viestintäviive voi vaihdella viidestä kahteenkymmeneen minuuttiin kahden planeetan suhteellisesta sijainnista riippuen. [78] Tämän seurauksena, jos Marsin pinnalla oleva robotti kohtaisi ongelman, sen ihmisen ohjaimet olisivat tietoisia siitä vasta vähintään viisi minuuttia myöhemmin ja mahdollisesti jopa kaksikymmentä minuuttia myöhemmin vielä viisi tai kaksikymmentä minuuttia, jotta saat ohjeet matkustaa Maasta Marsiin.

Valon ja muiden signaalien vastaanottaminen kaukaisista tähtitieteellisistä lähteistä voi kestää jopa paljon kauemmin. Esimerkiksi on kulunut 13 miljardia (13 × 10 9) vuotta, ennen kuin valo pääsee Maahan Hubble Ultra Deep Field -kuvissa katsotuista kaukaisista galakseista. [79] [80] Nämä tänään otetut valokuvat ottavat kuvia galakseista sellaisina kuin ne ilmestyivät 13 miljardia vuotta sitten, kun maailmankaikkeus oli alle miljardi vuotta vanha. [79] Se, että kaukaisemmat esineet näyttävät nuoremmilta rajallisen valon nopeuden vuoksi, antaa tähtitieteilijöille mahdollisuuden päätellä tähtien, galaksien ja maailmankaikkeuden kehityksestä.

Tähtitieteelliset etäisyydet ilmaistaan ​​joskus valovuosina, erityisesti populaaritieteellisissä julkaisuissa ja mediassa. [81] Valovuosi on matkan pituus, jonka valo kulkee vuodessa, noin 9461 miljardia kilometriä, 5879 miljardia mailia tai 0,3066 parsekia. Pyöreinä luvuina valovuosi on lähes 10 biljoonaa kilometriä tai lähes 6 biljoonaa mailia. Proxima Centauri, Maan lähin tähti auringon jälkeen, on noin 4,2 valovuoden päässä. [82]

Etäisyyden mittaus

Tutkajärjestelmät mittaavat kohteen etäisyyden sillä hetkellä, kun radioaalto pulssi palaa tutka-antenniin kohteen heijastuksen jälkeen: etäisyys kohteeseen on puolet edestakaisesta siirtoajasta kerrottuna valon nopeudella . Global Positioning System (GPS) -vastaanotin mittaa etäisyytensä GPS -satelliitteihin sen perusteella, kuinka kauan kuluu radiosignaalin saapumiseen kustakin satelliitista, ja laskee näistä etäisyyksistä vastaanottimen sijainnin. Koska valo kulkee noin 300 000 kilometriä (186 000 mailia) sekunnissa, näiden pienien sekunnin murto -osien mittausten on oltava erittäin tarkkoja. Lunar Laser Ranging Experiment, tutka-tähtitiede ja Deep Space Network määrittävät etäisyydet Kuuhun, [83] planeettoja [84] ja avaruusaluksia, [85] vastaavasti mittaamalla edestakaisia ​​kulkuaikoja.

Korkeataajuinen kaupankäynti

Valon nopeudesta on tullut tärkeä suurtaajuisessa kaupankäynnissä, jossa kauppiaat pyrkivät saamaan pieniä etuja toimittamalla kauppansa pörsseihin sekunnin murto-osalla muita kauppiaita edellä. Esimerkiksi elinkeinonharjoittajat ovat siirtyneet kauppakeskusten väliseen mikroaaltoyhteyteen, koska niiden etujen vuoksi, jotka mikroaaltoilla, jotka kulkevat lähellä valon nopeutta ilmassa, on kuituoptisia signaaleja, jotka kulkevat 30–40% hitaammin. [86] [87]

On olemassa erilaisia ​​tapoja määrittää arvo c. Yksi tapa on mitata todellinen nopeus, jolla valoaallot etenevät, mikä voidaan tehdä erilaisissa tähtitieteellisissä ja maanpäällisissä asetelmissa. On kuitenkin myös mahdollista määrittää c muista fyysisistä laeista, joissa se esiintyy, esimerkiksi määrittämällä sähkömagneettisten vakioiden arvot ε0 ja μ0 ja käyttämällä niiden suhdetta c. Historiallisesti tarkimmat tulokset on saatu määrittämällä erikseen valonsäteen taajuus ja aallonpituus siten, että niiden tuote on yhtä suuri c. [ viite Tarvitaan ]

Tähtitieteelliset mittaukset

Ulkoavaruus on kätevä asetus valon nopeuden mittaamiseen suuren mittakaavan ja lähes täydellisen tyhjiön vuoksi. Tyypillisesti mitataan aika, joka tarvitaan valon kulkemaan jonkin verran vertailumatkaa aurinkokunnassa, kuten maan kiertoradan säde. Historiallisesti tällaiset mittaukset voitaisiin tehdä melko tarkasti verrattuna siihen, kuinka tarkasti viiteetäisyyden pituus tunnetaan maapohjaisissa yksiköissä. Tulokset on tapana ilmaista tähtitieteellisissä yksiköissä (AU) päivässä.

Ole Christensen Rømer käytti tähtitieteellistä mittausta tehdäkseen ensimmäisen kvantitatiivisen arvion valon nopeudesta vuonna 1676. [89] [90] Maasta mitattuna kaukaisen planeetan ympäri kiertävien kuiden jaksot ovat lyhyempiä, kun maapallo lähestyy planeetalla kuin silloin, kun Maa on vetäytymässä siitä. Valon matka planeetalta (tai sen kuusta) Maalle on lyhyempi, kun Maa on kiertoradansa lähimpänä planeettaa, kuin silloin, kun Maa on kiertoradan kauimpana pisteenä. on maapallon kiertoradan halkaisija auringon ympäri. Kuun kiertoratajakson havaittu muutos johtuu lyhyemmän tai pidemmän matkan kulkemiseen kuluneesta ajasta. Rømer havaitsi tämän vaikutuksen Jupiterin sisimmässä kuussa Io ja päätyi siihen, että valolla kuluu 22 minuuttia maapallon kiertoradan halkaisijan ylittämiseen.

Toinen tapa on käyttää valon poikkeamaa, jonka James Bradley löysi ja selitti 1700 -luvulla. [91] Tämä vaikutus johtuu vektorin lisäämisestä kaukaisesta lähteestä (kuten tähdestä) tulevan valon nopeudesta ja sen tarkkailijan nopeudesta (katso kaavio oikealla). Liikkuva tarkkailija näkee siten valon tulevan hieman eri suunnasta ja näin ollen näkee lähteen alkuperäisessä asennossaan siirtyneessä asennossa. Koska maan nopeuden suunta muuttuu jatkuvasti maapallon kiertäessä aurinkoa, tämä vaikutus saa tähtien näennäisen sijainnin liikkumaan. Tähtien sijainnin kulmaerosta (enintään 20,5 kaarisekuntia) [92] on mahdollista ilmaista valon nopeus suhteessa Maan nopeuteen Auringon ympärillä, joka voidaan muuttaa tunnetulla vuoden pituudella tarvitaan matkustamaan auringosta maahan. Vuonna 1729 Bradley käytti tätä menetelmää päättelemään, että valo kulki 10 210 kertaa nopeammin kuin maapallo kiertoradallaan (nykyaikainen luku on 10 066 kertaa nopeampi) tai vastaavasti, että valon kuluminen 8 minuuttia 12 sekuntia Auringosta maapallolle. [91]

Tähtitieteellinen yksikkö

Tähtitieteellinen yksikkö (AU) on suunnilleen keskimääräinen etäisyys maan ja auringon välillä. Se määriteltiin uudelleen vuonna 2012 täsmälleen 149 597 870 700 metriseksi. [93] [94] Aiemmin AU ei perustunut kansainväliseen yksikköjärjestelmään vaan auringon painovoiman vaikutuksesta klassisen mekaniikan puitteissa. [Huomautus 11] Nykyisessä määritelmässä käytetään tähtitieteellisen yksikön aiemman määritelmän suositeltavaa arvoa metreinä, joka määritettiin mittauksella. [93] Tämä uudelleenmäärittely on analoginen mittarin määritelmän kanssa, ja sillä on myös vaikutus, että valon nopeus määritetään täsmälliseen arvoon tähtitieteellisissä yksiköissä sekunnissa (valon nopeuden tarkkuudella metreinä sekunnissa).

Aiemmin käänteinen c ilmaistuna sekunneissa astronomista yksikköä kohden mitattiin vertaamalla aikaa, jonka radiosignaalit saavuttavat aurinkokunnan eri avaruusalukset, niiden sijainnin laskemalla Auringon ja eri planeettojen painovoiman vaikutuksista. Yhdistämällä monia tällaisia ​​mittauksia voitaisiin saada paras sovitusarvo valoajalle etäisyysyksikköä kohti. Esimerkiksi vuonna 2009 Kansainvälisen tähtitieteellisen liiton (IAU) hyväksymä paras arvio oli: [96] [97] [98]

valoaika yksikköetäisyydelle: tau = 499,004 783836 (10) s c = 0,002 003988804 10 (4) AU/s = 173,1444632674 (3) AU/päivä.

Suhteellinen epävarmuus näissä mittauksissa on 0,02 miljoonasosaa (2 × 10 −11), mikä vastaa epävarmuutta maapallon pituisissa interferometriamittauksissa. [99] Koska mittari on määritelty valon kulkemana pituutena tietyllä aikavälillä, valon ajan mittaus astronomisen yksikön aiemman määritelmän mukaisesti voidaan tulkita myös AU: n (vanha määritelmä) metreinä. [Huomautus 12]

Lentotekniikat

Menetelmä valon nopeuden mittaamiseksi on mitata aika, joka tarvitaan valon siirtymiseen peiliin tunnetulla etäisyydellä ja takaisin. Tämä on Hippolyte Fizeaun ja Léon Foucault'n kehittämän Fizeau -Foucault -laitteen toimintaperiaate. [ viite Tarvitaan ]

Fizeaun käyttämä kokoonpano koostuu valonsäteestä, joka on suunnattu peiliin 8 kilometrin päässä. Matkalla lähteestä peiliin palkki kulkee pyörivän hammaspyörän läpi. Tietyllä pyörimisnopeudella palkki kulkee yhden aukon läpi ulospäin ja toisen paluumatkalla, mutta hieman suuremmalla tai pienemmällä nopeudella palkki osuu hampaaseen eikä kulje pyörän läpi. Kun tiedät pyörän ja peilin välisen etäisyyden, pyörän hampaiden lukumäärän ja pyörimisnopeuden, valon nopeus voidaan laskea. [100]

Foucault -menetelmä korvaa hammaspyörän pyörivällä peilillä. Koska peili pyörii, kun valo kulkee kaukaiselle peilille ja taaksepäin, valo heijastuu pyörivästä peilistä eri kulmassa matkalla ulos kuin paluumatkalla. Tästä kulmaerosta, tunnetusta pyörimisnopeudesta ja etäisyydestä kaukaisesta peilistä voidaan laskea valon nopeus. [101]

Nykyään käyttämällä oskilloskooppeja, joiden aikaresoluutiot ovat alle yhden nanosekunnin, valon nopeus voidaan mitata suoraan ajastamalla valopulssin viive laserista tai peilistä heijastuneesta LEDistä. Tämä menetelmä on vähemmän tarkka (1%: n virheillä) kuin muut nykyaikaiset tekniikat, mutta sitä käytetään joskus laboratoriokokeena yliopiston fysiikan tunneilla. [102] [103] [104]

Sähkömagneettiset vakiot

Vaihtoehto johtamiseen c joka ei suoraan riipu sähkömagneettisten aaltojen etenemisen mittauksesta, on käyttää niiden välistä suhdetta c ja tyhjiön läpäisevyys ε0 ja tyhjiön läpäisevyys μ0 Maxwellin teorian perusteella: c 2 = 1/(ε0μ0). Tyhjiön läpäisevyys voidaan määrittää mittaamalla kondensaattorin kapasitanssi ja mitat, kun taas tyhjiön läpäisevyyden arvo on vahvistettu tarkasti 4π × 10-7 H⋅m -1 ampeerin määritelmän avulla. Rosa ja Dorsey käyttivät tätä menetelmää vuonna 1907 löytääkseen arvon 299 710 ± 22 km/s. [105] [106]

Ontelon resonanssi

Toinen tapa mitata valon nopeus on mitata itsenäisesti taajuus f ja aallonpituus λ sähkömagneettisesta aallosta tyhjiössä. Arvo c voidaan sitten löytää käyttämällä suhdetta c = . Yksi vaihtoehto on ontelon resonaattorin resonanssitaajuuden mittaaminen. Jos resonanssiontelon mitat ovat myös tiedossa, niitä voidaan käyttää aallon aallonpituuden määrittämiseen. Vuonna 1946 Louis Essen ja A.C. Gordon-Smith määrittivät taajuuden useille normaaleille mikroaaltojen moodeille mikroaalto-ontelossa, jonka mitat ovat tarkasti tunnettuja. Mitat määritettiin noin ± 0,8 μm: n tarkkuudella käyttäen interferometrialla kalibroituja mittareita. [105] Koska moodien aallonpituus tunnettiin ontelon geometriasta ja sähkömagneettisesta teoriasta, niihin liittyvien taajuuksien tuntemus mahdollisti valon nopeuden laskemisen. [105] [107]

Essen-Gordon-Smithin tulos, 299 792 ± 9 km/s, oli huomattavasti tarkempi kuin optisilla tekniikoilla löydetyt tulokset. [105] Vuoteen 1950 mennessä Essenin toistuvat mittaukset osoittivat tuloksen 299 792,5 ± 3,0 km/s. [108]

Kotitalousesitys tästä tekniikasta on mahdollista käyttämällä mikroaaltouunia ja ruokaa, kuten vaahtokarkkeja tai margariinia: jos kääntöpöytä irrotetaan niin, että ruoka ei liiku, se kypsyy nopeimmin antinodeilla (kohdat, joissa aallon amplitudi) on suurin), jossa se alkaa sulaa. Kahden tällaisen pisteen välinen etäisyys on puolet mikroaaltojen aallonpituudesta mittaamalla tämä etäisyys ja kertomalla aallonpituus mikroaaltotaajuudella (näkyy yleensä uunin takana, tyypillisesti 2450 MHz). c voidaan laskea, "usein alle 5% virheellä". [109] [110]

Interferometria

Interferometria on toinen tapa löytää sähkömagneettisen säteilyn aallonpituus valon nopeuden määrittämiseksi. [Huomautus 13] Koherentti valonsäde (esim. Laserista), jolla on tunnettu taajuus (f), jaetaan seuraamaan kahta polkua ja yhdistetään sitten uudelleen. Säätämällä reitin pituutta tarkkaillen häiriökuviota ja mittaamalla huolellisesti reitin pituuden muutos, valon aallonpituus (λ) voidaan määrittää. Valon nopeus lasketaan sitten yhtälön avulla c = λf.

Ennen lasertekniikan tuloa valon nopeuden interferometriamittauksiin käytettiin koherentteja radiolähteitä. [112] Aallonpituuden interferometrinen määrittäminen muuttuu kuitenkin epätäsmällisemmäksi aallonpituuden kanssa, joten kokeet rajoittuivat tarkasti pitkällä aallonpituudella (

4 mm (0,16 tuumaa) radioaalloista. Tarkkuutta voidaan parantaa käyttämällä lyhyemmän aallonpituuden omaavaa valoa, mutta silloin on vaikeaa mitata suoraan valon taajuutta. Yksi tapa kiertää tämä ongelma on aloittaa matalataajuisella signaalilla, jonka taajuus voidaan mitata tarkasti, ja syntetisoida tästä signaalista asteittain korkeamman taajuuden signaaleja, joiden taajuus voidaan sitten yhdistää alkuperäiseen signaaliin. Sitten laser voidaan lukita taajuudelle ja sen aallonpituus voidaan määrittää interferometrialla. [113] Tämä tekniikka johtui National Bureau of Standards (NBS) -ryhmästä (josta tuli myöhemmin NIST). He käyttivät sitä vuonna 1972 valon nopeuden mittaamiseen tyhjiössä murto -osan epävarmuudella 3,5 × 10-9. [113] [114]

Mittausten historia c (km/s)
& lt1638 Galileo, katetut lyhdyt epäselvä [115] [116] [117]: 1252 [huomautus 14]
& lt1667 Accademia del Cimento, katetut lyhdyt epäselvä [117]: 1253 [118]
1675 Rømer ja Huygens, Jupiterin kuut 220 000 [90] [119] %27% virhe
1729 James Bradley, valon poikkeama 301 000 [100] +0,40% virhe
1849 Hippolyte Fizeau, hammaspyörä 315 000 [100] +5,1% virhe
1862 Léon Foucault, pyörivä peili 298 000 ± 500 [100] 600,60% virhe
1907 Rosa ja Dorsey, EM -vakioita 299 710 ± 30 [105] [106] P 280 ppm virhe
1926 Albert A. Michelson, pyörivä peili 299 796 ± 4 [120] +12 ppm virhe
1950 Essen ja Gordon-Smith, onkaloresonaattori 299 792 .5 ± 3.0 [108] +0,14 ppm virhe
1958 K.D. Froome, radiointerferometria 299 792 .50 ± 0.10 [112] +0,14 ppm virhe
1972 Evenson et ai., laserinterferometria 299 792 .4562 ± 0.0011 [114] .000,006 ppm virhe
1983 17. CGPM, mittarin määritelmä 299792 .458 (tarkka) [88] tarkka, kuten määritelty

Ennen varhaista uutta aikaa ei tiedetty, kulkeeko valo hetkessä vai erittäin nopealla rajallisella nopeudella. Ensimmäinen tallennettu tutkimus aiheesta oli muinaisessa Kreikassa. Muinaiset kreikkalaiset, muslimitutkijat ja klassiset eurooppalaiset tiedemiehet keskustelivat asiasta pitkään, kunnes Rømer esitti ensimmäisen laskelman valon nopeudesta. Einsteinin erityisen suhteellisuusteorian mukaan valon nopeus on vakio riippumatta viitekehyksestä. Siitä lähtien tutkijat ovat toimittaneet yhä tarkempia mittauksia.

Aikainen historia

Empedokles (n. 490–430 eaa.) Ehdotti ensimmäisenä valoteoriaa [121] ja väitti, että valolla on rajallinen nopeus. [122] Hän väitti, että valo oli jotain liikkeessä, ja siksi sen matkustaminen kestää jonkin aikaa. Aristoteles väitti päinvastoin, että "valo johtuu jonkin läsnäolosta, mutta se ei ole liike".[123] Eukleides ja Ptolemaios edistivät Empedoklesen visio -emissio -teoriaa, jossa valo säteilee silmästä ja mahdollistaa näin näkemisen. Tämän teorian perusteella Aleksandrian Heron väitti, että valon nopeuden on oltava ääretön, koska kaukaiset esineet, kuten tähdet, ilmestyvät heti silmien avaamisen jälkeen. [124] Varhaiset islamilaiset filosofit yhtyivät alun perin aristotelilaiseen näkemykseen, jonka mukaan valolla ei ollut nopeutta. Vuonna 1021 Alhazen (Ibn al-Haytham) julkaisi Optiikan kirja, jossa hän esitti joukon argumentteja, jotka hylkäsivät näön päästöteorian nyt hyväksytyn sisäisen teorian hyväksi, jossa valo siirtyy esineestä silmään. [125] Tämä sai Alhazenin ehdottamaan, että valon nopeuden on oltava rajallinen, [123] [126] [127] ja että valon nopeus on vaihteleva ja pienenee tiheämmissä kappaleissa. [127] [128] Hän väitti, että valo on olennaista ainetta, jonka leviäminen vaatii aikaa, vaikka se olisi piilotettu aisteiltamme. [129] Myös 11. vuosisadalla Abū Rayhān al-Bīrūnī oli samaa mieltä siitä, että valolla on rajallinen nopeus, ja havaitsi, että valon nopeus on paljon nopeampi kuin äänen nopeus. [130]

Roger Bacon väitti 1200 -luvulla, että valon nopeus ilmassa ei ollut ääretön, käyttäen filosofisia argumentteja, joita Alhazen ja Aristoteles kirjoittivat. [131] [132] 1270 -luvulla Witelo pohti mahdollisuutta, että valo kulkee äärettömällä nopeudella tyhjiössä, mutta hidastuu tiheämmissä kappaleissa. [133]

1600 -luvun alussa Johannes Kepler uskoi valon nopeuden olevan ääretön, koska tyhjä tila ei ole sille este. René Descartes väitti, että jos valon nopeus olisi rajallinen, aurinko, maa ja kuu olisivat selvästi poissa linjasta kuunpimennyksen aikana. Koska tällaista vääristymää ei ollut havaittu, Descartes totesi valon nopeuden olevan ääretön. Descartes arveli, että jos valon nopeus todetaan rajalliseksi, koko hänen filosofiansa saatetaan tuhota. [123] Descartesin johtamassa Snellin laissa hän oletti, että vaikka valon nopeus oli hetkellinen, mitä tiheämpi väliaine, sitä nopeampi oli valon nopeus. [134] Pierre de Fermat johti Snellin lain käyttäen vastakkaista olettamusta, mitä tiheämpi väliaine sitä hitaampi valo kulki. Fermat väitti myös tukevansa äärellistä valon nopeutta. [135]

Ensimmäiset mittausyritykset

Vuonna 1629 Isaac Beeckman ehdotti kokeilua, jossa henkilö havaitsi tykin välähdyksen, joka heijastui peilistä noin 1,6 km: n päässä. Vuonna 1638 Galileo Galilei ehdotti kokeilua, jonka väitettiin suorittaneen sen muutama vuosi aiemmin, valon nopeuden mittaamiseksi tarkkailemalla viivettä lyhdyn paljastamisen ja sen havaitsemisen välillä jonkin matkan päässä. Hän ei kyennyt erottamaan, tapahtuiko valomatka hetkellisesti vai ei, mutta päätyi siihen, että jos ei, niin sen on kuitenkin oltava poikkeuksellisen nopeaa. [115] [116] Vuonna 1667 Firenzen Accademia del Cimento ilmoitti suorittaneensa Galileon kokeen, jossa lyhdyt olivat noin kilometrin etäisyydellä toisistaan, mutta viivettä ei havaittu. Todellinen viive tässä kokeessa olisi ollut noin 11 mikrosekuntia.

Ensimmäisen kvantitatiivisen arvion valon nopeudesta teki Rømer vuonna 1676. [89] [90] Havainnosta, jonka mukaan Jupiterin sisimmän kuun Io ajanjaksot näyttivät olevan lyhyempiä, kun maapallo lähestyi Jupiteria kuin sen vetäytyessä, hän päätteli, että valo kulkee rajallisella nopeudella ja arvioi, että se vie valoa 22 minuuttia maapallon kiertoradan halkaisijan ylittämiseksi. Christiaan Huygens yhdisti tämän arvion maapallon kiertoradan halkaisijan arvioon saadakseen arvio valon nopeudesta 220 000 km/s, 26% pienempi kuin todellinen arvo. [119]

Kirjassaan 1704 OpticksIsaac Newton raportoi Rømerin laskelmista äärellisestä valon nopeudesta ja antoi arvolle "seitsemän tai kahdeksan minuuttia" ajan, joka kului valon kulkemiseen auringosta maahan (nykyarvo on 8 minuuttia 19 sekuntia). [136] Newton kysyi, olivatko Rømerin pimennyksen varjot värillisiä kuullessaan, että ne eivät olleet, hän totesi, että eri värit kulkivat samalla nopeudella. Vuonna 1729 James Bradley löysi tähtien poikkeaman. [91] Tämän vaikutuksen perusteella hän päätti, että valon on kuljettava 10 210 kertaa nopeammin kuin maapallo kiertoradallaan (nykyaikainen luku on 10 066 kertaa nopeampi) tai vastaavasti, että valon kulkeminen auringosta kestää 8 minuuttia 12 sekuntia. maapallolle. [91]

Liitännät sähkömagneettisuuden kanssa

1800-luvulla Hippolyte Fizeau kehitti menetelmän valon nopeuden määrittämiseksi maapallon lentoajan mittausten perusteella ja ilmoitti arvon 315 000 km/s. [137] Hänen menetelmäänsä paransi Léon Foucault, joka saavutti arvon 298 000 km/s vuonna 1862. [100] Vuonna 1856 Wilhelm Eduard Weber ja Rudolf Kohlrausch mittaivat sähkömagneettisten ja sähköstaattisten varausyksiköiden suhteen 1/ √ ε0μ0 , tyhjentämällä Leyden -purkin ja havaitsi, että sen numeerinen arvo oli hyvin lähellä valon nopeutta mitattuna suoraan Fizeaulla. Seuraavana vuonna Gustav Kirchhoff laski, että vastussuuntaisen langan sähköinen signaali kulkee lankaa pitkin tällä nopeudella. [138] 1860 -luvun alussa Maxwell osoitti, että sähkömagnetismin teorian mukaan, jonka parissa hän työskenteli, sähkömagneettiset aallot etenevät tyhjässä tilassa [139] [140] [141] edellä mainittua Weber/Kohlrausch -suhdetta vastaavalla nopeudella. ja kiinnittäen huomiota tämän arvon numeeriseen läheisyyteen Fizeaun mittaaman valon nopeuteen, hän ehdotti, että valo on itse asiassa sähkömagneettinen aalto. [142]

"Loistava eetteri"

Tuolloin ajateltiin, että tyhjä tila täytettiin taustaväliaineella, jota kutsutaan valoisaksi eetteriksi, jossa sähkömagneettinen kenttä oli olemassa. Jotkut fyysikot ajattelivat, että tämä eetteri toimi ensisijaisena viitekehyksenä valon leviämiselle, ja siksi pitäisi olla mahdollista mitata maapallon liike suhteessa tähän väliaineeseen mittaamalla valon nopeuden isotropia. 1880 -luvulta lähtien tehtiin useita kokeita tämän liikkeen havaitsemiseksi, joista tunnetuin on Albert A. Michelsonin ja Edward W. Morleyn vuonna 1887 tekemä koe. [143] [144] Havaittu liike oli aina pienempi kuin havaintovirhe. Nykyaikaiset kokeet osoittavat, että valon kaksisuuntainen nopeus on isotrooppinen (sama joka suuntaan) 6 nanometrin sekunnissa. [145] Tämän kokeilun vuoksi Hendrik Lorentz ehdotti, että laitteen liike eetterin läpi voi saada laitteen supistumaan koko pituudeltaan liikesuunnassa, ja hän oletti lisäksi, että myös muuttuvien järjestelmien aikamuuttujaa on muutettava vastaavasti ("paikallinen aika"), mikä johti Lorentzin muunnoksen muotoiluun. Lorentzin eetteriteorian perusteella Henri Poincaré (1900) osoitti, että tämä paikallinen aika (ensimmäiseen järjestykseen v/c) ilmaistaan ​​eetterissä liikkuvilla kelloilla, jotka synkronoidaan olettaen, että valon nopeus on vakio. Vuonna 1904 hän arveli, että valon nopeus voisi olla rajoittava nopeus dynamiikassa edellyttäen, että kaikki Lorentzin teorian oletukset vahvistuvat. Vuonna 1905 Poincaré toi Lorentzin eetteriteorian täydelliseen havainnolliseen sopimukseen suhteellisuusperiaatteen kanssa. [146] [147]

Erityinen suhteellisuusteoria

Vuonna 1905 Einstein oletti alusta alkaen, että valon nopeus tyhjiössä, jota ei-kiihtyvä tarkkailija mittaa, on riippumaton lähteen tai tarkkailijan liikkeestä. Tämän ja suhteellisuusperiaatteen pohjalta hän johti erityisen suhteellisuusteorian, jossa valon nopeus tyhjiössä c esitetään perusvakiona, joka esiintyy myös valoon liittyvissä yhteyksissä. Tämä teki käsityksen kiinteästä eetteristä (johon Lorentz ja Poincaré pysyivät edelleen) hyödyttömänä ja mullisti tilan ja ajan käsitteet. [148] [149]

Lisääntynyt tarkkuus c ja mittarin ja toisen määrittäminen uudelleen

1900 -luvun toisella puoliskolla saavutettiin paljon edistystä valon nopeuden mittausten tarkkuuden parantamisessa ensin ontelon resonanssitekniikoilla ja myöhemmin laserinterferometritekniikoilla. Näitä auttoivat uudet, tarkemmat mittarin ja toisen määritelmät. Vuonna 1950 Louis Essen määritteli nopeudeksi 299 792,5 ± 3,0 km/s käyttäen onkaloresonanssia. [108] Tämä arvo hyväksyttiin radiotieteellisen liiton 12. yleiskokouksessa vuonna 1957. Vuonna 1960 mittari määriteltiin uudelleen tietyn krypton-86: n spektriviivan aallonpituuden perusteella ja vuonna 1967 toinen määritettiin uudelleen cesium-133: n perustilan hyperhieno siirtymätaajuuden perusteella. [150]

Vuonna 1972 Yhdysvaltain National Bureau of Standards Boulderissa, Coloradossa, ryhmä määritti valon nopeuden tyhjiössä käyttämällä laserinterferometrimenetelmää ja uusia määritelmiä. c = 299 792 456,2 ± 1,1 m/s. Tämä oli 100 kertaa vähemmän epävarmaa kuin aiemmin hyväksytty arvo. Jäljellä oleva epävarmuus liittyi lähinnä mittarin määritelmään. [Huomautus 15] [114] Samankaltaisissa kokeissa löydettiin vertailukelpoisia tuloksia c, 15. painojen ja mittojen yleiskonferenssi vuonna 1975 suositteli valon nopeuden arvon 299 792 458 m/s käyttöä. [153]

Valon nopeuden määrittäminen nimenomaiseksi vakioksi

Vuonna 1983 painojen ja mittojen yleiskonferenssin (CGPM) 17. kokouksessa todettiin, että taajuusmittausten aallonpituudet ja annettu valon nopeuden arvo ovat toistettavissa paremmin kuin edellinen standardi. He pitivät vuoden 1967 toisen määritelmän, joten cesium -hyperfine -taajuus määrittäisi nyt sekä toisen että mittarin. Tätä varten he määrittivät mittarin uudelleen seuraavasti: "Mittari on matkan pituus, jonka valo kulkee tyhjiössä 1/299 792 458 sekunnin ajanjakson aikana." [88] Tämän määritelmän seurauksena valon nopeuden arvo tyhjiössä on täsmälleen 299 792 458 m/s [154] [155] ja siitä on tullut vakio SI -yksikköjärjestelmässä. [13] Parannetut kokeelliset tekniikat, jotka ennen vuotta 1983 olisivat mitanneet valon nopeuden, eivät enää vaikuta valon nopeuden tunnettuun arvoon SI -yksiköissä, vaan mahdollistavat mittarin tarkemman toteutuksen mittaamalla tarkemmin aallonpituuden. Krypton-86 ja muut valonlähteet. [156] [157]

Vuonna 2011 CGPM ilmoitti aikovansa määritellä uudelleen kaikki seitsemän SI-perusyksikköä käyttämällä niin sanottua "eksplisiittisen vakion muotoilua", jossa jokainen "yksikkö määritetään epäsuorasti määrittämällä nimenomaisesti tarkka arvo tunnetulle perusvakioon", kuten tehtiin valon nopeuden vuoksi. Se ehdotti uutta, mutta täysin vastaavaa sanamuotoa: 458, kun se ilmaistaan ​​SI -yksikössä ms −1. " [158] Tämä oli yksi muutoksista, joka sisällytettiin vuoden 2019 uudelleenmäärittelyyn SI -perusyksiköistä, joita kutsutaan myös Uusi SI.


5. Eksosfääri

Toisin kuin muut kerrokset, jotka ovat useimmiten erotettavissa toisistaan, on vaikea sanoa, kuinka kaukana eksosfääri on planeetan pinnasta.

Toisin kuin muut kerrokset, jotka ovat useimmiten erotettavissa toisistaan, on vaikea sanoa, kuinka kaukana eksosfääri on planeetan pinnasta. Jossain se on noin 100 000 km, mutta se voi laajentua jopa 190 000 km merenpinnan yläpuolelle. Ilma on täällä erittäin ohut, ja olosuhteet ovat samankaltaisemmat kuin olosuhteet, joita löydämme poistuttaessa maapallon ilmakehästä kokonaan.


Arrhenius – Earth to Boil

Ja 115 vuotta myöhemmin Stephen Hawking puhui samaa hölynpölyä.

Arrhenius teki perustavanlaatuisen virheen, koska hän ei tunnistanut, että H2O on kasvihuonekaasu. Knut Angstrom huomautti tästä vuonna 1901 ja osoitti kokeellisesti, että hiilidioksidin lisäämisellä on hyvin vähän vaikutusta ilmastoon.

Rasool ja Schneider vahvistivat tämän vuonna 1971.

Luo tämä kaavio käyttämällä RRTM-LW-mallia, joka osoittaa, kuinka vähän vaikutusta CO2: lla ja CH4: llä on maan ja#8217 säteilytasapainoon. Jopa valtavalla CO2- tai CH4 -lisäyksellä on minimaalinen vaikutus ilmastoon. H2O on kaukana hallitseva kasvihuonekaasu maapallolla.

48 Vastaukset kohteeseen Arrhenius – Earth to Boil

Kuinka maapallo voi lämmetä kiehuvaksi Venuksen kaltaiseksi, kun ilmanpaine on 14,7 psi ja hiilidioksiditaso vain 0,04%? Venus on kuumempi kuin Mecury, koska sillä on tunnelma, paksu tunnelma. Joten et voi sanoa, että Venus on kuumempi, koska se on lähempänä aurinkoa. Perusfysiikka kertoo, että Venuksen korkea ilmanpaine tuottaa lämpöä.

Venuksen lämpö johtuu täysin kaasulakeista, ei kasvihuonekaasuvaikutuksista.
Kyllä 100bar – 450C! Venukseen (erittäin korkea albedo, kuten huomautettiin) ulottuva IR -pinta on hyvin pieni, vaikka se on lähempänä aurinkoa. Elohopealla ei ole ilmakehää, joten sen pintalämpötila on merkityksetön kaasujen kannalta.

Joten miksi laboratorioni sylintereissä oleva typpi (2000 psi) ei ole kuuma?
Lähellä Venuksen pintaa ilmakehä ei todellakaan noudata kaasulakeja (ei edes ei-ihanteellisia kaasulakeja), koska CO2 on erittäin kriittinen.

Koska lämmitys, joka syntyi typen saamiseksi sylinteriin, haihtui työn aikana, joka kului sen saamiseen. Kaasupullo ei myöskään ole massiivinen painovoimakappale, joka pyörii jatkuvasti avaruudessa ja sitoo lähellä hehkuvaa aurinkoa, mikä toimii jatkuvana pakopumppuna. Anna typen nopeasti ulos sylinteristäsi ja näe jäätävä kylmä (sama, vastakkainen reaktio). Ymmärrätkö nesteen dynamiikan ja päänpaineen? Logiikkasi mukaan hiilidioksidia täyttävät pullot, jotka ovat alttiina lämmönlähteelle, olisivat kuumempia kuin typpeä tai muita kaasuja täynnä olevat.

Täsmälleen minun pointtini, RealUniverse, jolle vastasin, väitti, että Venuksen lämpötila on “ täysin kaasulakien ja#8221 ja että �bar-450ºC ”. Kuten sinä, tiedän sen olevan väärin.

En ole vieläkään selvillä siitä, kuinka korkea paine yksin voi aiheuttaa lämmön, koska puristamisen jälkeen se jäähtyy. Eikö ilmapiiri toimi enemmän kuin eristävä huopa, joka pitää lämmön sisällä?

Kun pumppaan auton renkaita, täytän ne noin 40 PSI: iin. Syntynyt kitka lisää lämpöä ja kyllä, että lämpö karkaa.

Venuksen ilmakehän paine on

1330 PSI, eli noin 90 kertaa suurempi kuin Mama Gaian merenpinnan paine, joka on noin 14,5 PSI.

Ei ole peittoa korkealla stratosfäärissä eikä troposfäärin huipulla, jossa päiväntasaajan ennustetun hiilidioksidin aiheuttaman “ kuuman paikan ” piti todistaa “ kasvihuoneilmiöstä. ” ei ole olemassa. Lämpö haihtuu avaruuteen, kuten aina.

CAGW on valtava epäonnistuminen. On jo kauan aikaa heittää se epäonnistuneiden tieteellisten hypoteesien vuoren huipulle.

Se ei ole itse lisääntynyt paine, joka tekee sen, ja se lisää sen optimoitua paksuutta. Toisin sanoen tietyn ilmakehän koostumuksen osalta kaksinkertainen ilmakehän määrä johtaa kaksinkertaiseen pintapaineeseen ja myös kaksinkertaiseen pintasäteilyn absorboitumiseen.

Kun ilmakehä on läpinäkymättömämpi pitkän aallon pintasäteilylle kuin lyhytaaltoiselle auringonsäteilylle (ja tämä koskee kaikkia tietämiämme planeettailmakehiä), se yleensä saa energiaa pohjan lähellä (tai sen alapuolella) ja menettää sen läheltä huippu. Tämä luo negatiivisen häviämisnopeuden (lämpötila laskee korkeuden kanssa), jonka yleensä näemme.

Mutta perusfysiikka kertoo meille, että jos negatiivisen häviämisnopeuden suuruus ylittää adiabaattisen, tapahtuu konvektio, joka ottaa nopeasti lämpimämmän ilman alemmilta korkeuksilta korkeammille, jolloin se voi säteillä avaruuteen paljon helpommin. Adiabaattista suurempia kierroslukuja kutsutaan siksi “ epävakaiksi ”.

Tämä ilmiö asettaa kiinteän ylärajan sille, kuinka paljon “kasvihuoneen lämpeneminen ” voi tapahtua tietyssä ilmakehässä. Pohjimmiltaan se on adiabaattisen häviämisnopeuden ja ilmakehän “ päästökorkeuden ” tulo.

Vaikka on varmasti mahdollista, että hiilidioksidin kaltaisten absorboivien kaasujen pitoisuuden lisääminen voi nostaa päästökorkeutta hieman, tämä on marginaalinen vaikutus. Venuksella on niin paljon enemmän ilmakehää kuin maapallolla, että sen päästökorkeus on kymmeniä kertoja korkeampi kuin maan päällä. Joten ei ole mahdollista saada “ pako- ja#8221 -lämpenemistä näkemämme CO2 -lisäyksen tyypistä.

Ihmiset, jotka väittävät, että voimme kohdata karkaavan lämpenemisen, eivät yksinkertaisesti ymmärrä taustalla olevia fyysisiä mekanismeja.

Ed Bo,
Hyvä selitys.
Haluaisin lisätä, että jos tarkastellaan Venuksen ilmakehää 1 baarin korkeudesta ylöspäin, lämpötila- ja lämpötilaprofiili näyttää huomattavasti samanlaiselta kuin maapallolla ja merenpinnasta ylöspäin. Minulle tämä on osoitus siitä, että kuuman pintalämpötilan määrää suurelta osin Venusian ilmakehän tiheys ja että korkealla hiilidioksidipitoisuudella ei ole merkitystä. Venuksen ilmakehä, jossa CO2: n tilalla on korvattu vastaava typen massa, olisi samalla tavalla kuuma.

En ole aivan samaa mieltä. Tarvitset pitkäaaltoisen pintasäteilyn absorptiota suuremmaksi kuin lyhytaaltoisen auringon säteilyn, jotta negatiivinen häviämisnopeus saadaan aikaan ensiksi. Typpi ei tarjoa sitä.

Mutta se tosiasia, että adiabaattista suurempi kulumisnopeus ei voi jatkua, asettaa kiinteän ylärajan lämmitysvaikutukselle. Monet hälyttäjät eivät ymmärrä tätä.

Archie, Pintalämpö on käytännössä vakio noin 460 C: ssa, yöllä ja päivällä, kysely päiväntasaajalle. Venuksen korkeimmassa kohdassa lämpötila on noin 380 C, joten se on samanlainen reaktio maapallolle. Sillä ei varmasti ole karkaavaa ilmaston lämpenemistä, kuten väitetään, koska lämpö on vakio. Venuksella sinun on päästävä vähintään 50 kilometrin korkeuteen lähestyäksesi maapallon tyyppistä painetta.

Joten jos hiilidioksidi vangitsee lämmön, miksi se ei kasva?

CAGW: n (katastrofaalinen antropogeeninen ilmaston lämpeneminen) empiirinen testaus/kumoaminen on tietysti olennaista.

On tuotettu erittäin tärkeitä empiirisiä tuloksia, jotka kumoavat CAGW: n, ja Real Climate Science on kirjattu runsaasti.

On kuitenkin toinenkin näkökulma, josta aihetta on lähestyttävä: CO2: n kemia ja fysiikka.

Olen kritisoinut epäileviä kollegoitani siitä, etteivät he ole kiinnittäneet riittävästi huomiota hiilidioksidin fysiikkaan ja kemiaan, mikä on avain CAGW: n suoraan kumoamiseen.

En ole tarpeeksi luonnontieteilijä osallistuakseni, puhumattakaan keihäänkärkestä, tällaisiin pyrkimyksiin, vaan kerään erittäin hitaasti oivalluksia tältä rintamalta-mikä näyttää todella riippuvan pitkälti pitkäaikaisesta tiedosta. Ihmetyttää, miksi nämä tieteelliset havainnot eivät toimineet tappavina katkaisijoina CAGW: lle.

Hei Georg! Faktat eivät kumoa poliittisia ja emotionaalisia vakaumuksia. CAGW ei ole koskaan ollut tiedettä.

Joissakin maissa on vielä kunnollinen uutiskanava jäljellä.

Geologi ja maantieteilijä Ian Plimer sanoo, että maapalloa ei kohdata ilmastohäiriö, ja hän kertoo Sky Newsille, että "elämme edelleen jääkautta".

Kiitos Robertv. Saan suuren virneen kasvoilleni aina kun katson herra Plimeria. Konservatiivit tietävät tiedot. Hälyttäjät tietävät vain propagandan puheenaiheet. CAGW on kuollut hypoteesi, joka kävelee.

Sky Newsin juontaja Chris Kenny.

Olen tavallaan myötämielinen näkemyksestäsi. Ihmiset täällä Saksassa ovat loukussa emotionaalisessa kunnossa, joten riittää, kun väitetään, että jokin vahingoittaa ympäristöä, ja he hyväksyvät sen tarkistamatta. Itse asiassa he hyväksyvät kaikki pseudoekologiset hölynpölyt.

Vihreät ovat tällä tavoin onnistuneet tuhoamaan ympäristötietoisuuden/arvostelukyvyn/pätevyyden/huolenpidon Saksassa ja korvanneet sen täysin epäekologisella uskonnolla.

On kuitenkin onnekasta, että Tonyn kaltaisia ​​ihmisiä on edelleen kiinnostunut ekologisista tosiasioista - ja sen takana olevasta tieteellisestä menetelmästä.

Oikean menetelmän levittäminen ympäristöasioihin on jatkuvaa levittämistä tärkeä tekijä palatakseen tieteen kunnioittamiseen.

Alarmismi on täynnä ristiriitoja ja alkaa satuttaa ihmisiä heidän todellisessa elämässään.

Useimmat ihmiset kokevat katastrofaalisen ilmaston lämpenemisen ja#8221 toissijaisesti. Mutta jopa täällä Saksassa heidän hälyttävän vakaumuksensa osoittautuvat hyvin vähäisiksi, sillä hetkellä hälytyksestä tulee käsin kosketeltava tapahtuma: he kääntyvät nopeasti sitä vastaan, kun heidän olohuoneessaan yhtäkkiä kuuluu tuuliturbiinin melu.

Useimmille uskominen CGW: hen on kätevä tapa olla kuten kaikki muutkin, mikä itsessään helpottaa elämää (et voi päästä lähemmäksi absoluuttista totuutta kuin uskoa siihen, mitä kaikki muut uskovat, ja säästät ajattelun vaivaa).

Alarmismi satuttaa ihmisiä yhä enemmän, ja tämä kasvava kipu tulee osoittamaan, kuinka matalat hälyttävät vakaumukset ovat. Poliittisia voimia syntyy, jotka omaksuvat ja vahvistavat tätä suuntausta, ja domino alkaa romahtaa.

Manabe & amp Möller teki suuren artikkelin aktiivisista kaasuista infrapunaspektrissä ja ilmakehän lämpötilasta:

Katso myös Kondratyev – Säteily ilmakehässä – luku. 11, Lämpötilan vaihtelu ilmakehässä säteilevän lämmönvaihdon vuoksi.

Kaikissa näissä tutkimuksissa päädyttiin siihen, että hiilidioksidi viilentää ilmakehää (katso Manabe & amp Möller -artikkelin s. 526 luku lämpöbudjetista).
Ainoa alue, josta jotkut voisivat olla eri mieltä (esimerkiksi Plass, Goody), olivat tropopausilla trooppisilla leveysasteilla (katso Manabe & amp Möller -artikkeli).

Myöhemmin GCM -mallien vuokralaiset kertoivat meille, että hiilidioksidin lämmittävän vaikutuksen tulisi olla erittäin tärkeä tällä samalla alueella ja että tämä tulisi huomioida ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden kasvaessa.

Huolimatta havaitusta hiilidioksidipitoisuuden noususta viimeisten 40 vuoden aikana, 40 vuoden satelliittitiedot (UAH) eivät osoittaneet tällaista lämpenemistä trooppisella tropopausa -alueella.

Joo! Ikuinen kuuma piste ylemmässä troposfäärissä tropiikin yläpuolella, mitä oletukset ja fysiikka ilmastomallit, jotka heijastavat hallitsemattomia lämpenemistarpeita, eivät ole koskaan osoittaneet. Ja silti ne jatkavat ikään kuin näiden mallien ennusteet olisivat oikein.

Ongelma ei ole siinä, että vesihöyry on kasvihuonekaasua ja imee paljon, vaan ongelma on se, että albedoa moduloidaan veden kondensoitumisella. Albedo ei ole kiinteä arvo 0,305, se vaihtelee päivän aikana heijastaakseen aurinkoa tarpeen mukaan. Koko planeetta on albedo -ohjattu, eikä EI kaasua tee asialle mitään. Lisää lämmitystä antaa eksponentiaalisesti enemmän haihtumista, mikä johtaa korkeampaan pilvipeittoon ja suurempaan sademäärään.

Varjostus on ensimmäinen ohjaus, piilevä lämpö on toinen. Latentti lämpö voi nousta yli miljoonaan wattiin/m^2 (korkeimmalla sademäärällä) (ja se ei voi säteillä pois tällä nopeudella, joten lämpö siirtyy viereisiin “grid -kennoihin ”). Kokonaiskoko selittää ukkosen pääalueen verrattuna sadealueeseen (noin 500x alue 1 ″ tunnissa)

Toinen tiedemies, joka on samaa mieltä Arrheniuksen tarinan kanssa, oli Albert Einstein.
Albert Einstein vuonna 1917 julkaisussaan:

sanoo tämän kaasun säteilylämmityksestä:

Säteilyn imeytymisen ja säteilyn aikana tapahtuu myös voiman siirto molekyyleihin. Tämä tarkoittaa, että vain säteilyn ja molekyylien vuorovaikutus johtaa jälkimmäisen nopeusjakaumaan. Tämän on varmasti oltava sama kuin nopeusjakauma, jonka molekyylit saavat keskinäisen vuorovaikutuksensa seurauksena törmäyksissä, eli sen on vastattava Maxwellin jakaumaa. Meidän on vaadittava, että molekyylin keskimääräinen kineettinen energia
vapausastetta kohden saavuttaa Plank -säteilykentän, jonka lämpötila on T be

tämän on oltava pätevä molekyylien luonteesta riippumatta ja riippumatta taajuuksista, joita molekyylit absorboivat ja lähettävät.

"Riippumatta siitä, onko molekyylien luonne riippumaton taajuuksista, joilla molekyylit imevät ja emittoivat."

Vasta nyt ihmiset alkavat ymmärtää, mitä Einstein tarkoitti –, että hiilidioksidin lämpenemisen oletuksen ytimessä olevat absorptiopäästöilmiöt muodostavat pienen osan vain ilmakehän lämpödynamiikasta. Suurin osa lämmön liikkeestä johtuu Maxwellin momentinsiirtovaikutuksista sekä konvektiosta ja haihtumisesta.

Todellakin, Einsteinin perustava artikkeli.

Tarkoitit varmasti “joka oli eri mieltä ” …

Molekyyli, joka absorboi fotonin, innostuu ja voi sitten uudelleen säteillä jonkin aikaa sen jälkeen. Tämä on joustavaa sikäli kuin energiaa ei häviä ja kaikki energia tulee ulos samassa muodossa kuin se meni sisään. Entropia kuitenkin kasvaa, koska uusi säteily kulkee johonkin satunnaiseen suuntaan, ja tämän yleinen nimi on “hajaantuminen &# 8221.

Jos sinulla on infrapunasäteilijä (eli maa) puhtaassa tyhjiössä, kaikki säteily kulkee pois jäähdyttimestä. Jos samaa infrapunasäteilijää ympäröi ilmakehän sironta “huopa ”, se säteilee hieman vähemmän tehokkaasti, koska sironta muuttaa jonkin säteilyn suunnan takaisin kohti alkuperäistä jäähdytintä. HUOMAUTUS: jäähdytin jäähtyy edelleen, termodynamiikka tekee mitä laatikossa sanotaan ja lämpö siirtyy pois kuumasta patterista kohti viileää ympäröivää tilaa. Se kuitenkin yksinkertaisesti jäähtyy hieman vähemmän tehokkaasti.

Kuitenkin, jos fotonia absorboiva molekyyli (viritetty molekyyli) törmää toiseen molekyyliin ennen kuin se voi säteillä uudelleen, se voi siirtää tämän energian kaasun sisälle lämmöksi eikä koskaan säteillä fotonia. Tämä on fotonissa oleva energia, joka muuttuu kineettiseksi energiaksi, joka sitten hajautuu normaaliksi energiajakaumaksi mekaanisten vapausasteiden kesken. Käänteinen prosessi voi myös tapahtua: kaasu säteilee hieman, koska sattumanvaraisesti täsmällinen törmäysjoukko onnistuu saavuttamaan virityksen molekyylissä (käänteisen energian muuntaminen). Tämä prosessi on joustamatonta ja myös entropiaa. Siksi maapallo säteilee kokonaisuudessaan jonkin verran pidemmällä aallonpituudella kuin muuten. Tämän vaikutuksen merkitys riippuu siitä, onko herätetyllä molekyylillä todennäköisempi törmäys vai säteileekö se todennäköisemmin. Alhaisessa ilmakehän tiheydessä törmäykset ovat harvinaisia, joten suurin osa sironnasta on joustavaa.

Kaikki nämä vaikutukset ovat melko pieniä ja suurelta osin merkityksettömiä. Leijona ’s osuus maapallon pintalämmöstä liikkuu veden konvektiolla, joka kuljettaa piilevää haihtumislämpöä. Tällä on useita vaikutuksia, nostamalla pintalämpöä tropopausiin (mikä lisää jäähdyttimen pinta -alaa, jolloin se voi jäähtyä tehokkaammin) ja myös siirtämällä lämpö pois paikasta, jossa aurinko paistaa, ja sivuttain viileämpiin alueisiin ( siten myös lisäämällä jäähdyttimen pinta -alaa ja jakamalla lämpöä, jotta saadaan aikaan paljon suurempi osa maapallon pinnasta, joka on mukava elämälle).

Meillä on jo kokeellinen testi siitä, millainen lämpötila maapallolla ja pinnalla olisi ilman ilmakehää. Saatat yllättyä, mutta se ei ole mitään sellaista, mitä niin sanotut ilmastotutkijat sanovat. Kuuma laastari olisi 400 K (erittäin kuuma) ja kylmät alueet noin 120 K (pakkaskylmä), ja lähes nolla prosenttia pinnasta on mukava elämälle. Tämä on vankka empiirinen tulos, joka on mitattu kuun pinnalta.

Siten maapallon elämän kannalta lähes kokonaan merkitystä on veden konvektion lämmönsiirto- ja lämpötilanvakautusvaikutus. Infrapuna-sirontavaikutus (todellinen) on kaksi kymmenesosaa buggerista koko järjestelmässä. Vesi on erittäin epälineaarista, joten hyvin pieni nousu meren pintalämpötilassa lisää haihtuvuutta valtavasti. Tästä syystä maapallon valtamerien pintalämpötila ei voi nousta merkittävästi yli 303 K: n kuumuudeksi, ja meillä on myös erinomaiset empiiriset mittaustiedot Argo -poijuista.

Molekyyli, joka absorboi fotonin, innostuu ja voi sitten uudelleen säteillä jonkin aikaa sen jälkeen. Tämä on joustavaa sikäli kuin energiaa ei häviä ja kaikki energia tulee ulos samassa muodossa kuin se meni sisään.

Ei pidä paikkaansa, se on joustamatonta, fluoresenssin tapauksessa säteilevän fotonin energia on pienempi kuin jännittävän fotonin energia.


Luolatalletukset paljastavat ikiroudan sulaneen 400 000 vuotta sitten, kun lämpötilat eivät olleet paljon korkeammat kuin tänään

Yhdysvaltojen ja Kanadan tutkijat löysivät Kanadan luolien mineraaliesiintymistä todisteita siitä, että ikiroudan sulaminen tapahtui vasta 400 000 vuotta sitten lämpötiloissa, jotka eivät ole paljon lämpimämpiä kuin nykyään. He eivät kuitenkaan löytäneet todisteita siitä, että sulaminen aiheutti ennustettujen hiilidioksidipitoisuuksien vapautumisen jäädytettyyn maastoon. Luotto: Jeremy Shakun, Boston College

Luolakerrostumat paljastavat pleistoseenin ikiroudan sulatuksen, ilman ennakoitua hiilidioksidin vapautumista.

Yhdysvaltojen ja Kanadan tutkijat raportoivat Yhdysvaltain ja Kanadan tutkijoiden raportissa, että arktisen ikiroudan valtava jäätynyt maasto sulasi useita kertoja Pohjois -Amerikassa viimeisen miljoonan vuoden aikana, jolloin maailman ilmasto ei ollut paljon lämpimämpi kuin tänään. Tiede etenee.

Arktinen ikirouta sisältää kaksi kertaa enemmän hiiltä kuin ilmakehä. Tutkijat kuitenkin havaitsivat, että sulamiset - jotka karkottavat syvälle jäädytettyyn kasvillisuuteen sitoutuneita hiilidioksidivarastoja - eivät olleet mukana lisääntyneessä hiilidioksidipitoisuudessa ilmakehässä. Yllättävä havainto on ristiriidassa ennusteiden kanssa, joiden mukaan planeetan lämpenemisen myötä näiden luonnollisten hiilivarastojen määrä voi lisätä merkittävästi ihmisen toiminnan tuottamaa hiilidioksidia, mikä voi lisätä kasvihuonekaasujen ilmastotullia.

Tutkijaryhmä tutki Kanadan luolia etsimään speleoteemeihin jääneitä vihjeitä - tuhansien vuosien aikana kertyneitä mineraaliesiintymiä - jotka voisivat auttaa vastaamaan milloin Kanadan ikirouta sulasi ja kuinka paljon lämpimämpää oli ilmasto, sanoi Boston College -yhtiön apulaisprofessori Maa- ja ympäristötieteet Jeremy Shakun, tutkimuksen toinen kirjoittaja.

Ryhmä seurasi vuoden 2020 tutkimusta, joka päiväsi näytteitä Siperian luolista. Tämä tutkimus löysi ennätyksiä ikiroudan sulamisesta vasta noin 400 000 vuotta sitten, mutta vähän sen jälkeen. Koska tutkimus keskittyi vain yhteen alueeseen, tutkijat pyrkivät laajentamaan etsimään edustavampaa näkemystä arktisesta alueesta, sanoi paleoklimatologi Shakun.

Kahden vuoden aikana tutkijat päivättyivät 73 luolakerrostumaan useista Kanadan nyt jäätyneistä luolista. Kerrostumat tarjoavat ilmaisuvihjeitä ilmastohistoriaan, koska ne muodostuvat vasta, kun maa on sulanut ja vettä tippuu luolaan. Tutkimalla speleoteemien ikää, tutkijat pystyivät määrittämään, milloin alueet olivat aiemmin sulanneet.

Shakun sanoi, että tulokset ovat hyvin samankaltaisia ​​kuin aikaisempi Siperian tutkimus, mikä viittaa siihen, että arktisesta ikiroudasta tuli vakaampi parin viime miljoonan vuoden jääkauden aikana.

Mutta hän sanoi, että joukkue oli yllättynyt havaitessaan, että monet korkean arktisen alueen speleoteemit osoittautuivat paljon odotettua nuoremmiksi. Heidän suhteellisen nuori ikä tarkoittaa ikiroudan sulamista muodostuneita mineraaliesiintymiä, kun maailma ei ollut paljon lämpimämpi kuin nykyään.

Jäämeren sedimenttiytimet viittaavat siihen, mitä tuolloin saattoi tapahtua.

“Kesät olivat jäättömiä ennen 400 000 vuotta sitten, ” Shakun sanoi. Se olisi lämmittänyt maata enemmän kesällä ja eristänyt sen syvemmältä lumelta talvella aiheuttaen maan sulamisen. ”

Tämä teoria on huolestuttava, jos se pitää paikkansa, hän lisäsi. “ Puolet arktisesta merijäästä on kadonnut syntymästäni lähtien, joten tämä voi tehdä ikiroudasta haavoittuvamman. ”

Toiseksi muistiinpanot muinaisesta ilmakehästä osoittavat, että kasvihuonekaasupitoisuudet eivät olleet korkeammat havaitsemiemme ikiroutan sulamisjaksojen aikana - tämä on yllättävää, koska vakiintunut näkemys on, että ilmakehään pitäisi päästää suuria määriä hiiltä, ​​kun ikirouta sulaa.

Shakun sanoi, että havainnot vaativat lisätutkimuksia sen ymmärtämiseksi, mikä mahdollisti ikiroudan sulamisen ajoittain, kun se ei ollut paljon lämpimämpää, ja miksi on vähän todisteita suuresta hiilen vapautumisesta näinä aikoina.

Nämä havainnot eivät sovi helposti tyypillisiin tulevaisuuden ennusteisiin ilmaston lämpenemisestä, ” sanoi Shakun. Ne voivat tarkoittaa, että tutkijat ovat jättäneet huomiotta prosessit, jotka estävät ikiroudan sulamisen aiheuttamasta suurta piikin hiilidioksidia jatkossa. Toisaalta voi olla, että asteittaiset sulamistapahtumat menneisyydessä olivat riittävän hitaita, jotta niiden vapauttama hiilidioksidi voitaisiin absorboida valtamerissä tai muualla sijaitsevissa kasveissa, mikä ei välttämättä koske nykyistä paljon nopeampaa lämpenemistä. ”

Viittaus: “ Lisääntyvä pleistotseenin ikuisen jäätymisen ja hiilen kiertokulkujen johtopäätökset Kanadan speleoteemien perusteella ” Nicole Biller-Celander, Jeremy D.Shakun, David McGee, Corinne I.Wong, Alberto V.Reyes, Ben Hardt, Irit Tal, Derek C Ford ja Bernard Lauriol, 28. huhtikuuta 2021, Tiede etenee.
DOI: 10.1126/sciadv.abe5799

Shakunin lisäksi raportin kirjoittajiin kuuluivat David McGee, Ben Hardt ja Irit Tal, MIT, Alberto Reys, Albertan yliopisto, Derek Ford, McMaster University, Bernard Lauriol, Ottawan yliopisto, entinen BC jatko-opiskelija Nicole Biller-Celander ja geologi Corinne Wong, aiemmin BC.


Ilmakehän aiheita

Kasvihuoneen lämpeneminen paranee öisin, kun taivas on pilvistä. Pilvet voivat vangita maapallolta tulevan lämpöenergian, mikä johtaa korkeampiin lämpötiloihin verrattuna iltaisin, jolloin taivas on kirkas. Ilma ei saa jäähtyä niin paljon pilvisellä säällä. Osittain pilvisen taivaan alla lämpö pääsee poistumaan ja osa jää loukkuun. Selkeä taivas sallii eniten jäähdytystä.



Kommentit:

  1. Siraj

    Mielipiteesi on hyödyllinen

  2. Swithun

    Kävelyvitsit)))

  3. Nicanor

    Nainen haluaa paljon, mutta yhdeltä mieheltä, ja mies haluaa yhden, mutta monelta naiselta. Sinulla on yksi hyvä asia: se jakaa takapuolen peppuun. Usein käyvä nainen Tupakointi on haitallista, juominen inhottavaa, mutta terveeksi kuoleminen sääli. Metrojunan sulkuventtiilin alla teksti: Jos tuntuu laiskalta mennä, vedä tämä paska. Emme valmistuneet yliopistoista!!! Älä avaa housujasi toisen suuhun! Win95 on kuin lentokone - sairas, mutta ei minne mennä! Fenita vitun komedia

  4. Karmel

    Minulle samanlainen tilanne. It is possible to discuss.

  5. Cleon

    remarkably, it is very valuable coin



Kirjoittaa viestin