5 parashikime teorike madhore në astrono

5 parashikime teorike madhore në astronomi

31 Janar, 2021

Në shekuj ka patur shpesh hipoteza teorike fizike që kanë ndryshuar opinionin dhe të kuptuarit se si funksionon bota.

Fizikanët teorikë bëjnë supozime e kryejnë llogaritje në letër apo në dërrasën e zezë. Fizikanët eksperimentues ndërtojnë paisje, vëzhgojnë dhe analizojnë të dhënat. Të dyja grupet janë të lidhura ngushtë me njëra-tjetrën: eksperimentuesit mund të provojnë nëse një teori është e saktë (ose e gabuar) dhe teoricienët mundohen të shpjegojnë vëzhgimet eksperimentale. Por, shpesh ndodh që të gjithë të ndjehen të humbur në një mori pikëpyetjesh, të cilat kërkojnë përgjigje dhe herë pas here ndonjëri prej tyre zhvillon një punim dhe gjen një rezultat kaq të shkëlqyer përmes parashikimesh teorike, sa dijet në atë fushë përparojnë menjëherë e madje krijohen edhe fusha të reja shkencore. Këtu po rendisim pesë parashikime madhore teorike, që sollën revolucion në astronomi.

Tre ligjet e Kepler-it, nga Isaac Newton (më 1687)

Fizikanti Britanik dhe matematikani Isaac Newton ishte ithtar i parashikimeve përmes llogaritjeve matematike. Duke krijuar “flukset” më 1665 – ato që ne sot i quajmë llogaritje infinitezimale (Gottfried Wilhelm Leibniz i gjeti në mënyrë krejt të pavarur në të njëjtën kohë) – ai bëri të mundur të parashikohej lëvizja e trupave në hapësirë dhe në kohë.

Newton u mbështet në idetë e Galileo Galileit për forcën dhe nxitimin, në idetë e Johannes Kepler dhe në tre ligjet e tij të lëvizjes së planeteve, si dhe në forcën radiale që ushtrohet mbi një planet, të arsyetuar nga Robert Hooke në formën e një ligji gravitacional invers proporcional me distancën nga Dielli.

Newton i bashkoi të gjitha këto ide, shtoi idetë e tija dhe ndërtoi kështu tre ligjet e lëvizjes dhe ligjin e tij universal të gravitetit.

Këto katër ligje vunë rregull në studimin e universit fizik dhe, po aq e rëndësishme, mbi mjetet matematikore për ta modeluar atë. Në praktikë, Newton, qe në gjendje të nxirrte me matematikë të pastër tre ligjet e Keplerit – që tregonin se planetët lëvizin në orbita eliptike e jo në orbita rrethore-, e njëkohësisht i përdori ato si bazë për supozime të tjera. Për herë të parë formulat matematike arritën të japin drejtpërdrejt, madje të parashikonin, lëvizjen e trupave qiellorë, baticat, ekuinokset etj., duke treguar se fenomenet tokësore dhe qiellore u binden të njëjtave ligje të fizikës.

2. Shpejtësia e dritës, nga James Clerk Maxwell (1865)

Më 1860, në kolegjin King të Londrës, UK, fizikani Skocez James Clerk Maxwell filloi të kishte përparim të dukshëm në fushën e elektricitetit dhe magnetizmit, duke shprehur idetë eksperimentale të Micheal Faraday-it në formë matematikore.

Seria e publikimeve të tij arriti kulmin më 1865 me artikullin “Një teori dinamike e fushës elektromagnetike” (Philosophical Transactions of the Royal Society of London 155 459). Këtu Maxwell nxori një grup me 20 ekuacione me derivate të pjesëshme (asokohe llogaritjet vektoriale nuk ishin ende familiare) nga të cilat 6 ishin ekuacione valore, 3 për secilën nga komponentet hapësinore të fushës elektrike E, dhe 3 të tilla për fushën magnetike, B. Maxwell kishte parashikuar, pra, që drita është një valë elektromagnetike.

Maxwell llogariti që shpejtësia e dritës në ajër është 310,740,000 m/s. Maxwell e krahasoi këtë me vlerën e matur nga Hippolyte Fizeau, 314,858,000 m/s dhe nga Jean Léon Foucault, 298,000,000 m/s, për të konfirmuar që përfundimi i tij se drita është një valë elektromagnetike, ishte i saktë.

3.Peçesioni anormal i perihelit të Mërkurit, nga Albert Einstein (1915)

Më 1840, astronomi francez Urban Le Verrier analizoi me imtësi orbitën e Mërkurit. Ai gjeti që në vend të një elipsi të saktë, siç kishin parashikuar ligjet e Newton-it, periheli- pika më e afërt me Diellin- i orbitës eliptike të planetit lëviz, preçeson rreth Diellit. Ndryshimi është shumë i ngadaltë, vetëm 575 sekonda-harku për shekull, por astronomët në atë kohë mund të llogarisnin se 532 sekonda vijnë nga bashkëveprimi me planetët e tjerë në sistemin diellor, duke lënë pa shpjeguar 43 sekondat mbetëse.

Diferenca, sado e vogël, i ngacmonte astronomët. Ata propozuan një seri zgjidhjesh –

një planet i padukshëm, një ndryshim shumë i vogël te fuqia e 2-të në ligjin e gravitacionit të Newtonit, një Diell i shtypur në pole – por gjithçka dukej e sforcuar. Më 1915, ndërsa po përfundonte teorinë e tij të relativitetit të përgjithshëm, fizikani teorik gjerman Albert Einstein mundi të llogarisë ndikimin e hapësirës së lakuar në orbitën e Mërkurit.

Për Mërkurin, kjo jep pikërisht rezultatin 43 sekonda për shekull, saktësisht vlerën që mungonte. “Mund të imagjinoni kënaqësinë time,” i shkruan Einstein Paul Ehrenfest-it atë vit, “me rezultatin që ekuacionet e lëvizjes së perihelit të Mërkurit janë të sakta? Isha pa fjalë për disa ditë nga entuziazmi.”

4.Niveli 7.65 MeV i energjisë në karbonin-12, nga Fred Hoyle (1953)

Në vitet 1930, shkencëtarët si p.sh. Hans Bethe kishin gjetur se yjet e marrin energjinë nga bashkimi i bërthamave atomike – i protoneve (jonet e hidrogjenit) në bërthama heliumi (grimcat alfa), që më pas bashkohen në beril-8. Përtej këtij procesi, shkencëtarët kishin dalë në përfundimin se azoti, oksigjeni dhe bërthamat e tjera formohen nga karboni-12. Por, askush nuk e dinte se si ky karbon formohet nga bërthama e paqëndrueshme e berilit. Rruga e plotë e formimit të elementeve nga djegia brenda yjeve ose pas Big Bang-ut ishte një mister, ndërkohë që karboni ndodhet kudo rreth nesh.

Ndërsa bërthama e paqëndrueshme e berilit mund të shpërbëhet shpejt në dy grimca alfa, llogaritjet që propozonin bashkimin e tre grimcave alfa për të formuar karbonin përjashtoheshin, pasi probabiliteti i ngjarjeve të tilla është shumë i vogël për të justifikuar sasinë e karbonit të prodhuar. Por, në vitin 1953, astronomi anglez Fred Hoyle, me guxim parashikoi një nivel energjetik 7.65 MeV mbi gjendjen bazë të atomit të karbonit-12. Kjo gjendje e ngacmuar, e njohur si “gjendja Hoyle”, ishte rezonanca e formuar nga bashkëveprimi i berilit me një grimcë alfa. Thuajse gjithmonë kjo gjendje shpërbëhet përsëri në 3 grimca alfa, por në një ndër 2421.3 raste shpërbëhet në gjendjen themelore të karbonit-12, duke e çliruar energjinë e tepërt në rreze gama. Atomet e karbonit-12 ose mbeten të tilla, ose bashkohen me grimcën alfa për të dhënë oksigjen, për të vazhduar më tutje zinxhirin e elementeve kimike. Kur ylli shpërthen në supernova, karboni dhe bërthamat e tjera ftohen në atome dhe popullojnë universin.

Disa muaj më pas, një grup eksperimental ne Institutin e Teknologjisë në Kaliforni, i drejtuar nga Ward Wahling, gjetën një gjendje të karbonit-12 me energji 7.68 ± 0.03 MeV, përmes analizës magnetike të spektrit të grimcave alfa nga zbërthimi i azotit-14. Kështu u provua se Hoyle kishte bërë parashikime të drejta të origjinës së një prej elementeve më të rëndësishme në univers.

5.Lënda e errët, nga Vera Rubin me W Kent Ford Jr (1970)

“Astronomët e mëdhenj na thanë që kjo nuk ka asnjë kuptim” iu shpreh një herë Vera Rubin një gazetari.

Ajo ishte duke treguar për vrojtimin e saj dhe të Kent Ford Jr më 1970, i cili tregonte se yjet e jashtëm që orbitojnë në galaksinë Andromenda lëvizin me të njëjtën shpejtësi. Atyre iu kërkua të kontrollonin në galaksi të tjera spirale: efekti ishte i njëjtë. Kurbat e rrotullimit të galaksive (grafiku i shpejtësisë orbitale të yjeve të dukshëm brenda galaksisë kundrejt distancës radiale nga qendra e galaksisë) ishte “e sheshtë”, duke rënë ndesh me ligjet e Keplerit. Për më tepër, yjet skajorë të galaktikave rrotulloheshin kaq shpejt, sa mund të shkëputeshin.

Rubin drejtonte një grup në të cilin Ford kishte ndërtuar paisje të reja vrojtimi- veçanërisht një spektrometër të avancuar, bazuar mbi një tub fotoshumëzues elektronik, i cili bënte të mundur analizat dixhitale.

Vëzhgimet e Rubin dhe Ford Jr çuan në parashikimin që brenda galaksisë ka masa që shkaktojnë lëvizjen e pashpjegueshme të yjeve, por që nuk mund të shihen përmes teleskopëve. Sasia e tyre duhej të ishte rreth 6 herë më e madhe se sasia e lëndës së dukshme. Fillimisht e quajtur “masa e humbur”, ajo ishte “lënda e errët” që njohim sot, ngaqë nuk emeton fotone. Kjo sasi 85% e lëndës në univers në formë të errët mbetet akoma një mister.

Përktheu nga anglishtja: Sara Pushaj, Redaktoi dhe përshtati: Mimoza Hafizi, Përshtati në faqe: Edesa Behaj

Marrë https://physicsworld.com/a/the-10-greatest-predictions-in-physics/ utm_source=Nature+Briefing&utm_campaign=57e66184c4-briefing-dy-20210120&utm_medium=email&utm_term=0_c9dfd39373-57e66184c4-45761594