Quando, alla fine del XIX secolo, un giovane MAX Planck espresso davanti a un professore di fisica il suo desiderio di dedicarsi alla disciplina, Ha ricevuto la risposta che non c’erano grandi cose da imparare: il più presto possibile un fisico in quel momento era chiarire alcuni dettagli minori. Tuttavia, Planck non è stato permesso di intimidire. Alcuni anni dopo, le sue indagini hanno dato al Pistolletazo alla partenza meccanica quantistica e, con esso, ha contribuito a cambiare l’immagine del mondo per sempre.
oggi è un fatto indiscutibile che la fisica ha una lunga strada da percorrere. In effetti, più conoscenza che i migliori fisici si accumulano sembrano essere i misteri che affrontano. Di seguito presentiamo i nostri dieci puzzle preferiti della fisica attuale.
10. Raggi cosmici ultra-anelevoli
dallo spazio esterno innumerevoli particelle raggiungono la terra. Sebbene questo fenomeno sia noto per qualche tempo, ci sono alcuni di loro la cui energia sfida tutta la proporzione. Nel 1991, un esperimento nello Utah ha rilevato le tracce di cui in seguito sarebbe diventato noto come “particella GMO”, dalle iniziali dell’espressione inglese oh mio Dio! (“Oh, mio Dio!”): Una particella con un’energia di 320 exeelectronvolt (320 × 1018 EV), lo stesso che avrebbe una pallina da tennis veloce. Fortunatamente, tali particelle appaiono con frequenza molto bassa e, quando raggiungono il nostro pianeta, sono frenati dall’atmosfera.
Si ritiene che i soliti raggi cosmici (con energie miliardi di minori) generano a Supernova Resti, esplosioni stellari e altri fenomeni astrofisici violenti. Quelli con maggiore energia, tuttavia, procederebbero da acceleratori galattici non identificati. Alcuni anni fa, uno studio ha scoperto che queste particelle ultra-veloci sembravano provenire da un’area concreta del cielo in cui, tuttavia, non sembrava essere fonte identificabile. Oggi, il mistero delle particelle più energetiche del cosmo è ancora aperto.
9. Superconduttori ad alta temperatura
I superconduttori ad alta temperatura hanno occupato i fisici per più di 30 anni. Come i superconduttori tradizionali, questi materiali trasportano elettricità senza resistenza. Tuttavia, lo fanno a temperature a cui, in linea di principio, questo fenomeno non dovrebbe verificarsi.
Quando la corrente elettrica scorre attraverso i nostri cavi, parte dell’energia è sempre persa. Ciò non accade in materiali superconduttori, che possono condurre elettricità senza offrire resistenza ogni volta che si raffreddano a temperature vicine a zero assoluto. In questo caso, il principio sottostante è ben compreso: il fenomeno si basa sulla formazione di coppie di elettroni, noto come “coppie di Cooper”, generate a temperature molto basse e consentono l’elettricità di circolare senza perdite. D’altra parte, in superconduttori ad alta temperatura, il meccanismo responsabile rimane non identificato.
Oggi, l’uso di questi materiali è limitato. Il termine “alta temperatura” è relativo, poiché si riferisce a temperature molto maggiori rispetto a quelle del quale il fenomeno di solito appare, ma che in ogni caso rimane molto basso (dell’ordine di 140 gradi inferiori a zero). Anche così, la comprensione della superconduttività ad alta temperatura potrebbe aprire la porta a nuove applicazioni e, in determinate condizioni speciali, forse fornire un’alternativa ai driver tradizionali. 
8. I fori neri
I buchi neri possono essere descritti come pozzi scuri che inghiottivano tutto ciò che cade su di loro per sempre. Gli astronomi incredibili hanno segni chiari della loro esistenza. Tuttavia, la sua ultima descrizione in termini fisici rimane tutto un mistero.
Queste stelle si formano quando una stella molto più massiccia che il sole esaurisce il suo combustibile e crolla su di sé per effetto del proprio peso. Secondo la teoria della relatività generale di Einstein, i buchi neri deformano la geometria dello spazio circostante a tal punto che nulla che possa mai venire fuori in loro. Ma questo fenomeno costituisce l’origine di un problema serio. Secondo la meccanica quantistica, le informazioni di un sistema fisico non possono mai essere perse. Ciò significa che, almeno in linea di principio, dovrebbe sempre essere possibile ricostruire l’ultima configurazione di un sistema di particelle dal suo stato attuale. Tuttavia, cosa succede se le particelle e tutte le tue informazioni scompaiono per sempre?
Questo paradosso ha portato alcuni fisici a mettere in discussione l’esistenza di buchi neri, oltre a sostenere che le loro proprietà potrebbero essere molto diverse da quelle che prevedono la relatività generale. Da parte sua, altri hanno cercato di risolvere il problema facendo appello alle proprietà quantistiche dello spaziotempo. Le idee a riguardo abbondano. Essere così come può, il problema è considerato per decenni come uno dei più ardui che la fisica teorica affronta. 
7. Turbulence
La turbolenza – il fenomeno responsabile della comparsa di turbinii o tornado in gas e liquidi, ad esempio – ha dimostrato di essere un osso incredibilmente duro Roler. Decenni fa che i fisici cercano di modellarlo, finora senza troppi successo. Quella difficoltà teorica si scontra con la vita quotidiana del fenomeno: la turbolenza appare quando il vento soffia, far bollire l’acqua o rimuovi il latte dal caffè, tra molti altri esempi.
La turbolenza appartiene al tipo di fenomeno noto come “Non lineare”, tra cui i fenomeni caotici sono inclusi anche. I sistemi di questo tipo sono estremamente sensibili alle variazioni delle condizioni iniziali, nel senso che una piccola alterazione nello stato del sistema può modificare completamente la successiva evoluzione. Tra gli altri motivi, questa proprietà rende impossibile prevedere il comportamento a lungo termine di un fluido turbolento.
Va bene, i fisici continuano a cercare leggi universali per descrivere la turbolenza. Una descrizione generale potrebbe essere applicata in un’infinità di aree: dalle previsioni del tempo alla minimizzazione della resistenza aerodinamica o fenomeni molto più esotici, come la formazione di galassie. 
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6. L’ignoto di gravità
senza gravità il nostro universo non esisterebbe. I suoi effetti sono ovvi: è la forza che ci mantiene incollati sulla Terra, il che rende i pianeti intorno al sole e quello che coessisce le galassie. Tuttavia, i meccanismi che sono alla base di questa interazione fondamentale continuano ad essere un mistero.
Nel diciassettesimo secolo, Isaac Newton ha stabilito che due masse erano affatto attaccate l’una all’altra per mezzo di una forza che è apparsa tra loro. Tuttavia, all’inizio del secolo scorso Einstein ha dimostrato che era un fenomeno molto più complesso: secondo la teoria della relatività generale, la materia e l’energia deformano la geometria dello spazio e del tempo, e ciò influenza il modo in cui i corpi nelle vicinanze si muovono . Una delle previsioni della teoria di Einstein è l’esistenza di onde gravitazionali: deformazioni della spaziatura generata da grandi masse in movimento e che sono propagate alla velocità della luce. Qualche anno fa, e dopo diversi decenni di ricerca, l’esperimento statunitense è stato in grado di rilevarli per la prima volta.
Tuttavia, a differenza di quanto accade con le altre tre forze fondamentali della natura, i fisici non lo hanno Eppure è stato in grado di rilevare Graviton, l’ipotetica particella quantistica responsabile della trasmissione di interazione gravitazionale. Il fatto che la gravità sia molti ordini di grandezza più deboli delle altre interazioni della natura causano quella particella che è praticamente impossibile da rilevare. Un altro grande mistero di gravità è precisamente che: perché la sua intensità è così debole rispetto a quelle delle altre forze fondamentali. Con così tante domande e così poche risposte, la gravità rimane uno dei più grandi puzzle della fisica contemporanea.
5. Hai l’universo più Dimensioni?
Lo spazio ordinario ha tre dimensioni: su-giù, avanti-indietro e sinistra-destra. Tuttavia, nulla impedisce di avere di più. La teoria delle corde, ad esempio, prevede un spazio a dieciidimensionale: nove più tempo, qualcosa di impossibile da visualizzare ma perfettamente possibile dal punto di vista matematico. In effetti, l’idea che l’universo potesse avere più dimensioni di quanto possiamo vedere non è nuova, ma risale agli anni venti del secolo scorso.
Ma, se esistente, come sarebbero quelle ulteriori dimensioni E perché non li percepiamo? La solita risposta è che sarebbe dimensione microscopica, apparentemente evidente a scale molto più basse di quanto possiamo attualmente risolvere con i nostri migliori esperimenti. Altre possibilità prevedono dare rifugio ad altri universi. Fino ad ora, tuttavia, né i grandi acceleratori di particelle né altri esperimenti sono riusciti a ottenere segni di dimensioni supplementari. 
4. Materiale scuro ed energia
I corpi celesti che sono familiari non sono più di una piccola frazione di tutto ciò che esiste.Secondo tutte le osservazioni e modelli, radiazioni e materia che conosciamo (luce e atomi che compongono pianeti, stelle e tutto il resto che possiamo vedere) darebbe a malapena un conto del 5% del contenuto totale dell’energia dell’universo. Il resto è composto da due agenti di natura sconosciuta, noto come materia oscura e energia oscura.
tale assunzione si basa su osservazioni astronomiche. Ad esempio, la velocità in cui le stelle ruotano nelle galassie dovrebbero farli disintegrare, qualcosa che tuttavia non accade. Per spiegarlo, i fisici postulano che le galassie sono immerse in enormi nuvole formate da una sorta di materia invisibile. Fino ad oggi, tuttavia, nessuno sa cosa sia composta questa “materia oscura”, che darebbe un resoconto del 25% di tutta l’energia presente nel cosmo. I postulati ipotesi più comuni che sono formati da particelle elementari che non assorbono o emettono luce, anche se non ora nessun esperimento è stato in grado di rilevarli.
Ma il mistero non finisce lì. La maggior parte dell’energia del cosmo corrisponde all’energia oscura, il misterioso agente a cui i fisici attribuiscono l’espansione accelerata dell’universo. L’energia oscura contrastava la forza della gravità (che tenderebbe a fermare l’espansione cosmica) e, secondo tutti i calcoli, sarebbe responsabile del 70% di tutte le energie presenti nell’universo attuale. 
3. Una teoria unificata
Numerosi fisici, Einstein inclusi, hanno sognato la possibilità di formulare una teoria da cui potrebbero derivare tutte le leggi della natura. E anche se ora tutti i tentativi non hanno avuto successo, non alcuni ricercatori sono convinti che tale teoria finale dovrebbe esistere.
Un grande passo in questa direzione proviene da chiamate “grandi teorie di unificazione” (Gut, per il suo acronimo In inglese), che hanno fornito modelli che aspirano a descrivere con alcune regole di base tre delle quattro interazioni fondamentali della natura: nucleare elettromagnetico, disintegri radiottivi e nucleare forte (responsabile del mantenimento dei nuclei degli atomi). Dal momento che queste tre interazioni hanno una descrizione matematica simile, molti fisici ritengono probabili che possano essere derivati da una singola teoria.
Tuttavia, una vera “teoria di tutti” dovrebbe anche spiegare la gravità. Oggi il candidato più popolare è la teoria delle corde, così come un’ipotetica generalizzazione del suo conosciuto come teoria M. Per quanto riguarda una spiegazione quantistica di gravità, un’alternativa alla teoria delle stringhe è la gravità quantistica dei loop. Tuttavia, tutti i tentativi fatti finora continuano ad affrontare grandi problemi teorici e sperimentali. In effetti, potrebbe capitare che una teoria di tali caratteristiche non esistesse. 
2. La descrizione quantistica della realtà
In determinate condizioni, le particelle quantiche sembrano essere collegate l’una all’altra, anche se sono separate da grandi distanze. Questo fenomeno, noto come interlacciamento, è stato cemamente qualificato da Einstein come “azione spettrale a distanza”. Quando due particelle sono intrecciate, le misurazioni fatte su uno di esse consentono di prevedere le proprietà del proprio partner, anche se questo è lontano e uno e l’un altro non può più interagire. D’altra parte, le particelle quantiche non sembrano avere proprietà ben definite fino a quando non vengono misurate in un esperimento: prima di una misurazione, un sistema quantico è descritto solo in termini di probabilità.
da estranei Questo può sembrare, tali proprietà sono state verificate più e più volte in tutti i tipi di esperimenti. Tuttavia, non vi è alcun consenso chiaro su quale nozione di realtà fisica è alla base di tali fenomeni. La realtà dipende dal modo in cui lo inventiamo? Ci sono altri universi in cui materializzano diverse probabilità quantistiche? La solita interpretazione della funzione d’onda è corretta? Sii quello che può, la meccanica quantistica sembra indirizzare i limiti della nostra comprensione: al suo livello fondamentale, l’universo sembra avere una struttura completamente diversa da cui ci dice la nostra esperienza quotidiana. 
1. L’inizio e la fine del cosmo
Come è iniziato tutto? Come finirà? Ci sono l’inizio e la fine? I filosofi non sono gli unici che si occupano di tali problemi. Per molti ricercatori, sia il passato che il futuro dell’universo sono i misteri più elementari della fisica.La teoria della grande esplosione mira a tutti – materia, energia, spazio e tempo – avrebbe avuto origine da uno stato di densità infinita conosciuta come “singolarità”. Tuttavia, fino ad ora, nessuno ha trovato una descrizione fisica soddisfacente di quell’assunzione stato iniziale o la prima frazione di un secondo dopo la grande esplosione.
Per quanto riguarda la destinazione dell’universo, le risposte disponibili non sono le risposte disponibili molto in alto. Una cosa è vera: in questo momento il cosmo si sta espandendo ad una velocità crescente. Non può mai fermarsi, ma potrebbe anche evolvere verso uno stato finale stazionario o addirittura invertire le sue dinamiche attuali e finire in una “grande implosione”, dopo di che tutto potrebbe ricominciare. Se questo è il caso, questo potrebbe rispondere alla domanda di ciò che era prima della grande esplosione.
janosch deeg