Mười ba thang đo xác định vũ trụ vật chất của chúng ta

Vũ trụ của chúng ta kéo dài từ quy mô hạ nguyên tử đến quy mô vũ trụ.

Hành trình từ quy mô vĩ mô đến quy mô hạ nguyên tử kéo dài qua nhiều bậc độ lớn, nhưng việc đi xuống từng bước nhỏ có thể khiến mỗi quy mô mới dễ tiếp cận hơn quy mô trước. Con người được tạo thành từ các cơ quan, tế bào, bào quan, phân tử và nguyên tử, sau đó là điện tử và hạt nhân, sau đó là proton và neutron, sau đó là quark và gluon bên trong. Đây là giới hạn của việc chúng ta thăm dò thiên nhiên bao xa.

tín dụng: Magdalena Kowalska / CERN / Nhóm ISOLDE

Cuối cùng, 13 thang đo khác nhau hiện đã được biết đến.

Cấu trúc dạng chuẩn

Ở bên phải, các boson đo được, làm trung gian cho ba lực lượng tử cơ bản của vũ trụ chúng ta, được minh họa. Chỉ có một photon làm trung gian cho lực điện từ, có ba boson làm trung gian cho lực yếu và tám boson làm trung gian cho lực mạnh. Điều này chỉ ra rằng Mô hình Chuẩn là sự kết hợp của ba nhóm: U(1), SU(2) và SU(3), mà các tương tác và hạt kết hợp với nhau để tạo thành tất cả những gì được biết là tồn tại. Kích thước của mỗi hạt cơ bản đã biết không thể lớn hơn khoảng ~10^-19 μm.

tín dụng: Daniel Dominguez/CERN

1.) Các hạt cơ bản, cơ bản. xuống 10-19 mét, những đại lượng này không được chia.

READ  CDC xác nhận việc tiêm chủng Covid cho phụ nữ mang thai

Khi hai proton, mỗi proton được tạo thành từ ba quark liên kết với nhau bằng gluon, tương tác với nhau, chúng có thể hợp nhất với nhau thành một trạng thái tổng hợp tùy thuộc vào tính chất của chúng. Khả năng phổ biến nhất và đã được chứng minh là tạo ra deuteron, được tạo thành từ một proton và một neutron, đòi hỏi phải phát ra một neutrino, một positron và có thể cả một photon.

tín dụng: Kiko Morano

2.) Quy mô hạt nhân. Trên một nữ kế (~10-15 m) Các vảy, các nucleon riêng lẻ, được tạo thành từ các quark và gluon, liên kết với nhau.

Einstein là bao nhiêu?

Mặc dù bản thân bạn được cấu tạo từ các nguyên tử, nhưng cái mà bạn cảm thấy như một cái “chạm” không nhất thiết yêu cầu một nguyên tử bên ngoài khác thực sự tiếp xúc với các nguyên tử trong cơ thể bạn. Chỉ cần đến đủ gần để phát huy lực lượng không những không đủ, đó là sự xuất hiện phổ biến nhất.

tín dụng: ipopba / Chứng khoán Adobe

3.) Cân nguyên tử. cỡ Angstrom (~10-10 m), các nguyên tử tạo nên mọi vật chất trên Trái đất.

giải nobel hóa học

Các phân tử, ví dụ về các phân tử vật chất liên kết với nhau trong các cấu tạo phức tạp, đạt được hình dạng và cấu trúc như chúng do các lực điện từ tồn tại giữa các nguyên tử và electron cấu thành của chúng. Sự đa dạng của các cấu trúc có thể được tạo ra là gần như không giới hạn.

tín dụng: denisismmagilov

4.) Quy mô phân tử. nm (~10-9 m) và lớn hơn, các phân tử chứa nhiều nguyên tử liên kết với nhau.

READ  Táo có tốt cho sức khỏe không? Ngoài ra, đây là những quả táo ngọt nhất bạn có thể mua.

vi khuẩn lam

Hình ảnh kính hiển vi điện tử xuyên hầm này cho thấy một vài mẫu vi khuẩn lam Prochlorococcus marinus. Mỗi sinh vật này chỉ có kích thước khoảng nửa micron, nhưng tất cả các vi khuẩn lam chịu trách nhiệm chính cho sự hình thành oxy trên Trái đất: từ thuở sơ khai và thậm chí cho đến ngày nay. Giống như tất cả các vi khuẩn, cuộc sống của chúng ngắn hơn nhiều so với con người.

tín dụng: Luke Thompson của Chisholm Lab và Nikki Watson của Whitehead, MIT

5.) Kính hiển vi. Nhỏ hơn 0,0001m (chiều rộng của sợi tóc người), cần có các công cụ ngoài mắt người.

hồng hạc

Ở những vùng nước nông, ấm áp, người ta thường có thể bắt gặp những con hồng hạc đang lội nước, rỉa lông và tìm kiếm thức ăn. Việc thiếu sắc tố caroten trong nguồn cung cấp thức ăn của chúng, được thấy ở một số (nhưng không phải tất cả) loài hồng hạc được hiển thị ở đây, khiến nhiều loài hồng hạc này có màu gần với màu trắng hơn là màu hồng hoặc đỏ khuôn mẫu, nhưng hành vi đứng trên một con chân chứ không phải Hai, anh ấy đã thành công trong việc giảm gần một nửa sự mất nhiệt của cơ thể.

tín dụng: gayulo/pixabay

6.) Quy mô vĩ mô. Nhận thức thông thường của chúng tôi mở rộng từ phạm vi phụ đến nhiều km.

Việc lựa chọn các tiểu hành tinh và sao chổi mà tàu vũ trụ ghé thăm trải rộng ở nhiều quy mô về kích thước, từ các vật thể nhỏ hơn một km đến các vật thể hơn 100 km ở một bên. Tuy nhiên, không vật thể nào trong số này có đủ khối lượng để kéo chúng thành hình tròn. Trọng lực có thể giữ chúng lại với nhau, nhưng lực điện từ chịu trách nhiệm chính cho hình dạng của chúng.

tín dụng: Hiệp hội hành tinh – Emily Lakdawala

7.) Quy mô tiểu hành tinh. Khi lực hấp dẫn không thể đánh bại lực điện từ, các vật thể trôi nổi tự do có thể di chuyển xa hàng trăm km.

READ  Các chuyên gia y tế lo ngại rằng nước Anh sẽ trở thành một vườn ươm của các biến Covid

Sao Thổ Sao Mộc Sao Thiên Vương Sao Hải Vương JWST

Giờ đây, Sao Thổ đã được JWST chụp ảnh, “bức tranh gia đình” đầu tiên về các thế giới khí khổng lồ mà mắt của JWST nhìn thấy có thể được hình thành. Ở đây, mỗi hành tinh được hiển thị ở kích thước góc được hiệu chỉnh theo cách chúng xuất hiện so với nhau như JWST nhìn thấy. Các hành tinh có thể gấp đôi kích thước của Sao Mộc, nhưng có thể là 1000 km hoặc thậm chí nhỏ hơn.

tín dụng: NASA. CSA. ESA. STScI và các hợp tác khác nhau; Tổng hợp: E. Siegel

8.) Quy mô hành tinh. Các hành tinh có hình cầu do lực hấp dẫn của chính chúng và các hành tinh thường có chiều rộng từ 1.000 đến 200.000 km.

Mặt trời vs sao lùn đỏ

Các sao lùn nâu, có khối lượng khoảng 0,013-0,080 khối lượng Mặt Trời, sẽ hợp nhất deuterium + deuterium thành heli-3 hoặc tritium, giữ nguyên kích thước gần bằng Sao Mộc nhưng đạt được khối lượng lớn hơn nhiều. Các sao lùn đỏ chỉ lớn hơn một chút, nhưng ngay cả ngôi sao giống mặt trời được hiển thị ở đây cũng không hiển thị tỷ lệ ở đây; Đường kính của nó sẽ gấp khoảng 7 lần đường kính của một ngôi sao có khối lượng thấp. Trong vũ trụ này, các ngôi sao có thể có đường kính gấp gần 2.000 lần Mặt trời của chúng ta.

tín dụng: NASA/JPL-Caltech/UCB

9.) Vảy sao. Với kích thước từ 0,08 đến 2.000 lần Mặt trời, những lò hạt nhân này thắp sáng vũ trụ.

đám mây oort

Hình minh họa Đám mây Oort bên trong và bên ngoài bao quanh Mặt trời của chúng ta. Trong khi Đám mây Oort bên trong có hình vòng, thì Đám mây Oort bên ngoài có hình cầu. Phạm vi thực sự của Đám mây Oort bên ngoài có thể nhỏ hơn 1 năm ánh sáng hoặc hơn 3 năm ánh sáng; Có một sự không chắc chắn rất lớn ở đây. Bất kỳ vật thể khối lượng lớn nào đi qua Đám mây Oort đều có khả năng cao sẽ làm nhiễu các vật thể ở vùng lân cận.

tín dụng: Pablo Carlos Budasi / Wikimedia Commons

10.) Quy mô của hệ sao. Trải dài tới hai năm ánh sáng, các đám mây giống như Oort thăm dò ranh giới của các hệ sao riêng lẻ.

Hickson Compact Group 40 thiên hà

Mặc dù có nhiều ví dụ về nhiều thiên hà trong cùng một vùng không gian, nhưng nó thường xảy ra giữa chỉ hai thiên hà hoặc trong các vùng không gian rất dày đặc, chẳng hạn như trung tâm của các cụm thiên hà. Việc nhìn thấy 5 thiên hà tương tác trong một không gian cách chúng ta chưa đến một triệu năm ánh sáng là điều cực kỳ hiếm, được Hubble chụp lại với độ chi tiết tuyệt vời tại đây. Bởi vì tất cả các thiên hà này vẫn đang hình thành các ngôi sao mới, chúng đều được các nhà thiên văn học phân loại là “còn sống”.

tín dụng: NASA, ESA, STScI; Nhà trị liệu: Alyssa Pagan (STScI)

11.) Vảy thiên hà. Cách xa khoảng 100 đến 1.000.000 năm ánh sáng, vật chất tối và thông thường giữ các thiên hà lại với nhau.

Vũ trụ trống rỗng là một cấu trúc cụm

Giữa các cụm và sợi lớn của vũ trụ là những khoảng trống vũ trụ lớn, một số trong đó có thể trải rộng đường kính hàng trăm triệu năm ánh sáng. Mặc dù một số khoảng trống có kích thước lớn hơn những khoảng trống khác, kéo dài một tỷ năm ánh sáng trở lên, nhưng tất cả chúng đều chứa vật chất ở một mức độ nào đó. Ngay cả khoảng trống bao gồm MCG+01–02–015, thiên hà bị cô lập nhất trong vũ trụ, có khả năng chứa các thiên hà nhỏ có độ sáng bề mặt thấp nằm dưới giới hạn phát hiện hiện tại của các kính viễn vọng như Hubble.

tín dụng: Andrew Z. Colvin và Zeryphex/Astronom5109; Wikimedia Commons

12.) Bảng khối lượng và không gian. Có đường kính từ 10 đến 100 triệu năm ánh sáng, chúng là cấu trúc lớn nhất trong số các cấu trúc liên kết hấp dẫn.

Mô phỏng vật chất tối cụm

Ở quy mô lớn hơn, cách các thiên hà tụ lại với nhau trong các quan sát (xanh dương và tím) không thể khớp với các mô phỏng (đỏ) trừ khi vật chất tối được đưa vào. Mặc dù có nhiều cách để tái tạo loại cấu trúc này mà không bao gồm cụ thể vật chất tối, chẳng hạn như thêm một loại trường cụ thể, nhưng những sự thay thế này có vẻ không thể phân biệt được với vật chất tối một cách đáng ngờ hoặc không tái tạo được một trong số nhiều quan sát khác để hỗ trợ vật chất tối.

tín dụng: 2dFGRS, SDSS, Millennium Simulation / MPA Garching, Gerard Lemson & the Virgo Consortium

13.) Quy mô vũ trụ thực sự. Toàn bộ mạng vũ trụ được quan sát kéo dài 92 tỷ năm ánh sáng.

Millennium Simulation Cosmic Web Slice

Trong vũ trụ học hiện đại, vũ trụ được đánh dấu bằng một mạng lưới rộng lớn gồm vật chất tối và vật chất thông thường. Trên các quy mô thiên hà riêng lẻ và nhỏ hơn, các cấu trúc được hình thành bởi vật chất rất phi tuyến tính, với mật độ sai lệch so với mật độ trung bình một lượng rất lớn. Tuy nhiên, ở quy mô rất lớn, mật độ của bất kỳ vùng nào trong không gian rất gần với mật độ trung bình: độ chính xác là khoảng 99,99%.

tín dụng: Mô phỏng Thiên niên kỷ, tr. Mùa xuân và cộng sự.

Ngay cả ở quy mô lớn nhất và nhỏ nhất, các hiện tượng mới có thể vẫn đang chờ được khám phá.

Quan điểm logarit về lịch sử của vũ trụ

Bản đồ vũ trụ logarit được định hướng theo chiều dọc này kéo dài gần 20 bậc độ lớn, đưa chúng ta từ hành tinh Trái đất đến rìa của vũ trụ nhìn thấy được. Mỗi ‘dấu’ lớn trên thanh tỷ lệ bên phải tương ứng với sự gia tăng tỷ lệ khoảng cách theo hệ số 10.

tín dụng: Pablo Carlos Budassi

Thứ Hai im lặng chủ yếu kể một câu chuyện phổ quát bằng hình ảnh và hình ảnh và không quá 200 từ.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *