Lista de problemas não resolvidos em física - List of unsolved problems in physics
A seguir está uma lista de problemas não resolvidos notáveis agrupados em amplas áreas da física.
Alguns dos principais problemas não resolvidos da física são teóricos, o que significa que as teorias existentes parecem incapazes de explicar um determinado fenômeno observado ou resultado experimental. Os outros são experimentais, o que significa que existe uma dificuldade em criar um experimento para testar uma teoria proposta ou investigar um fenômeno com mais detalhes.
Ainda existem algumas questões além do Modelo Padrão da física , como o problema de CP forte , massa de neutrino , assimetria matéria-antimatéria e a natureza da matéria escura e energia escura . Outro problema reside na estrutura matemática do próprio Modelo Padrão - o Modelo Padrão é inconsistente com o da relatividade geral , a ponto de uma ou ambas as teorias se desintegrarem sob certas condições (por exemplo, dentro de singularidades do espaço - tempo conhecidas como o Big Bang e o centros de buracos negros além do horizonte de eventos ).
Física geral
- Teoria de tudo : existe uma teoria que explica os valores de todas as constantes físicas fundamentais , ou seja, de todas as constantes de acoplamento, todas as massas das partículas elementares e todos os ângulos de mistura das partículas elementares?
- Seta do tempo (por exemplo, a seta do tempo da entropia ): Por que o tempo tem uma direção? Por que o universo tinha uma entropia tão baixa no passado e o tempo se correlaciona com o aumento universal (mas não local) da entropia, do passado e do futuro, de acordo com a segunda lei da termodinâmica ? Por que as violações do CP são observadas em certas decadências de força fraca, mas não em outros lugares? As violações do PC são de alguma forma um produto da segunda lei da termodinâmica ou são uma flecha separada do tempo? Existem exceções ao princípio da causalidade ? Existe um único passado possível? O momento presente é fisicamente distinto do passado e do futuro ou é apenas uma propriedade emergente da consciência ? O que liga a seta quântica do tempo à seta termodinâmica?
- Constantes físicas adimensionais : atualmente, os valores de várias constantes físicas adimensionais não podem ser calculados; eles podem ser determinados apenas por medição física. Qual é o número mínimo de constantes físicas adimensionais a partir do qual todas as outras constantes físicas adimensionais podem ser derivadas? As constantes físicas dimensionais são necessárias?
- Universo bem ajustado : os valores das constantes físicas fundamentais estão em uma faixa estreita necessária para sustentar a vida baseada no carbono. É porque existem outros universos com constantes diferentes, ou as constantes do nosso universo são o resultado do acaso, ou algum outro fator ou processo? Em particular, de Tegmark hipótese matemática multiverso de abstratos matemática universo paralelo formalizada modelos, ea hipótese de multiverso paisagem das regiões do espaço-tempo com diferentes conjuntos formalizado de leis e constantes físicas do que da formalização espaço circundante-necessita.
Gravidade quântica
- Gravidade quântica : a mecânica quântica e a relatividade geral podem ser realizadas como uma teoria totalmente consistente (talvez como uma teoria quântica de campo )? O espaço-tempo é fundamentalmente contínuo ou discreto? Uma teoria consistente envolveria uma força mediada por um gráviton hipotético , ou seria um produto de uma estrutura discreta do próprio espaço-tempo (como na gravidade quântica em loop )? Existem desvios das previsões da relatividade geral em escalas muito pequenas ou muito grandes ou em outras circunstâncias extremas que fluem de um mecanismo de gravidade quântica?
- Catástrofe do vácuo : por que a massa prevista do vácuo quântico tem pouco efeito na expansão do universo?
- Buracos negros , paradoxo da informação de buracos negros e radiação de buracos negros : os buracos negros produzem radiação térmica, como esperado em termos teóricos? Essa radiação contém informações sobre sua estrutura interna, conforme sugerido pela dualidade calibre-gravidade , ou não, conforme implícito no cálculo original de Hawking ? Do contrário, e os buracos negros podem evaporar, o que acontece com as informações neles armazenadas (já que a mecânica quântica não prevê a destruição da informação)? Ou a radiação para em algum ponto, deixando restos de buracos negros? Existe outra maneira de sondar sua estrutura interna de alguma forma, se essa estrutura ainda existe ?
- A hipótese da censura cósmica e a conjectura de proteção da cronologia : podem singularidades não escondidas atrás de um horizonte de eventos, conhecidas como " singularidades nuas ", surgir de condições iniciais realistas, ou é possível provar alguma versão da "hipótese da censura cósmica" de Roger Penrose que propõe que isso é impossível? Da mesma forma, as curvas fechadas tipo tempo que surgem em algumas soluções para as equações da relatividade geral (e que implicam a possibilidade de viagem no tempo para trás ) serão descartadas por uma teoria da gravidade quântica que une a relatividade geral com a mecânica quântica, como sugerido pelo "conjectura de proteção cronológica" de Stephen Hawking ?
Física quântica
- Interpretação da mecânica quântica : Como a descrição quântica da realidade, que inclui elementos como a superposição de estados e colapso da função de onda ou decoerência quântica , dá origem à realidade que percebemos? Outra forma de formular essa questão diz respeito ao problema da medição : o que constitui uma "medição" que aparentemente faz com que a função de onda entre em colapso para um estado definido? Ao contrário dos processos físicos clássicos, alguns processos mecânicos quânticos (como o teletransporte quântico decorrente do emaranhamento quântico ) não podem ser simultaneamente "locais", "causais" e "reais", mas não é óbvio quais dessas propriedades devem ser sacrificadas, ou se uma tentativa de descrever os processos da mecânica quântica nesses sentidos é um erro de categoria de forma que uma compreensão adequada da mecânica quântica tornaria a questão sem sentido. Um multiverso pode resolver isso?
- Teoria de Yang-Mills : Dado um grupo de calibre compacto arbitrário , existe uma teoria quântica não trivial de Yang-Mills com uma lacuna de massa finita ? (Este problema também está listado como um dos Problemas do Prêmio do Milênio em matemática.)
- Teoria quântica de campos : É possível construir, na estrutura matematicamente rigorosa do QFT algébrico , uma teoria no espaço-tempo 4-dimensional que inclui interações e não recorre a métodos perturbativos ?
- Localidade : Existem fenômenos não locais na física quântica? Se eles existem, os fenômenos não locais estão limitados ao emaranhado revelado nas violações das desigualdades de Bell , ou as informações e as quantidades conservadas também podem se mover de uma maneira não local? Sob quais circunstâncias os fenômenos não locais são observados? O que a existência ou ausência de fenômenos não locais implica sobre a estrutura fundamental do espaço-tempo? Como isso elucida a interpretação adequada da natureza fundamental da física quântica?
Cosmologia e relatividade geral
- Problema do tempo : Na mecânica quântica, o tempo é um parâmetro clássico de fundo e o fluxo do tempo é universal e absoluto. Na relatividade geral, o tempo é um componente do espaço-tempo quadridimensional, e o fluxo do tempo muda dependendo da curvatura do espaço-tempo e da trajetória do espaço-tempo do observador. Como esses dois conceitos de tempo podem ser reconciliados?
- Inflação cósmica : a teoria da inflação cósmica no início do universo está correta e, em caso afirmativo, quais são os detalhes desta época? Qual é o campo escalar do ínflaton hipotético que deu origem a essa inflação cósmica? Se a inflação aconteceu em um ponto, ela é autossustentável por meio da inflação das flutuações da mecânica quântica e , portanto, continua em algum lugar extremamente distante?
- Problema do horizonte : por que o universo distante é tão homogêneo quando a teoria do Big Bang parece prever anisotropias mensuráveis do céu noturno maiores do que as observadas? A inflação cosmológica é geralmente aceita como a solução, mas outras explicações possíveis, como uma velocidade variável da luz, são mais apropriadas?
- Origem e futuro do universo : como surgiram as condições para que qualquer coisa existisse? O universo está caminhando para um Big Freeze , um Big Rip , um Big Crunch ou um Big Bounce ? Ou é parte de um modelo cíclico infinitamente recorrente ?
- Tamanho do universo : o diâmetro do universo observável é de cerca de 93 bilhões de anos-luz, mas qual é o tamanho de todo o universo?
- Assimetria Baryon : por que há muito mais matéria do que antimatéria no universo observável ? (Isso pode ser resolvido devido à aparente assimetria nas oscilações do neutrino-antineutrino.)
- Problema da constante cosmológica : por que a energia do ponto zero do vácuo não causa uma grande constante cosmológica ? O que o cancela?
- Matéria escura : qual é a identidade da matéria escura? É uma partícula ? É o superparceiro mais leve (LSP)? Ou os fenômenos atribuídos à matéria escura apontam não para alguma forma de matéria, mas na verdade para uma extensão da gravidade ?
- Energia escura : Qual é a causa da expansão acelerada observada ( fase de Sitter ) do universo? Por que a densidade de energia do componente de energia escura é da mesma magnitude que a densidade da matéria no momento, quando os dois evoluem de maneira bastante diferente ao longo do tempo; poderia ser simplesmente que estamos observando exatamente no momento certo ? A energia escura é uma constante cosmológica pura ou modelos de quintessência , como a energia fantasma, são aplicáveis?
- Fluxo escuro : é uma atração gravitacional não esférica simétrica de fora do universo observável responsável por alguns dos movimentos observados de grandes objetos, como aglomerados galácticos no universo?
- Eixo do mal : algumas grandes características do céu de microondas a distâncias de mais de 13 bilhões de anos-luz parecem estar alinhadas com o movimento e a orientação do sistema solar. Isso se deve a erros sistemáticos no processamento, contaminação dos resultados por efeitos locais ou uma violação inexplicada do princípio de Copérnico ?
- Forma do universo : O que é o 3- múltiplo de espaço comovente , ou seja, de uma seção espacial comovente do universo, informalmente chamada de "forma" do universo? Nem a curvatura nem a topologia são conhecidas atualmente, embora a curvatura seja conhecida como "próxima" de zero em escalas observáveis. A hipótese da inflação cósmica sugere que a forma do universo pode ser incomensurável, mas, desde 2003, Jean-Pierre Luminet , et al., E outros grupos sugeriram que a forma do universo pode ser o espaço dodecaédrico de Poincaré . A forma é incomensurável; o espaço Poincaré; ou outro manifold de 3?
- As maiores estruturas do universo são maiores do que o esperado. Os modelos cosmológicos atuais dizem que deve haver muito pouca estrutura em escalas maiores do que algumas centenas de milhões de anos-luz de diâmetro, devido à expansão do universo superando o efeito da gravidade. Mas a Grande Muralha de Sloan tem 1,38 bilhão de anos-luz de comprimento. E a maior estrutura conhecida atualmente, a Grande Muralha Hércules-Corona Borealis , tem até 10 bilhões de anos-luz de comprimento. Essas estruturas são reais ou flutuações de densidade aleatórias? Se forem estruturas reais, contradizem a hipótese do ' Fim da Grandeza ', que afirma que, em uma escala de 300 milhões de anos-luz, as estruturas vistas em pesquisas menores são aleatórias na medida em que a distribuição uniforme do universo é visualmente aparente.
- Dimensões extras : a natureza tem mais de quatro dimensões do espaço-tempo ? Se sim, qual é o seu tamanho? As dimensões são uma propriedade fundamental do universo ou um resultado emergente de outras leis físicas? Podemos observar experimentalmente evidências de dimensões espaciais mais altas?
Física de alta energia / física de partículas
- Problema de hierarquia : por que a gravidade é uma força tão fraca? Torna-se forte para partículas apenas na escala de Planck , em torno de 10 19 GeV , muito acima da escala eletrofraca (100 GeV, a escala de energia que domina a física em baixas energias). Por que essas escalas são tão diferentes umas das outras? O que impede que quantidades na escala eletrofraca, como a massa do bóson de Higgs, recebam correções quânticas na ordem da escala de Planck? A solução é supersimetria , dimensões extras ou apenas ajuste fino antrópico ?
- Monopólos magnéticos : as partículas que carregam "carga magnética" existiram em alguma época passada de alta energia? Em caso afirmativo, algum permanece hoje? ( Paul Dirac mostrou que a existência de alguns tipos de monopólos magnéticos explicaria a quantização de carga .)
- Quebra - cabeça do tempo de vida do nêutron: Embora o tempo de vida do nêutron tenha sido estudado por décadas, atualmente existe uma falta de consiliência sobre seu valor exato, devido aos resultados diferentes de dois métodos experimentais ("garrafa" versus "feixe").
- Decadência do próton e crise de spin : o próton é fundamentalmente estável? Ou decai com um tempo de vida finito, conforme previsto por algumas extensões do modelo padrão? Como os quarks e glúons carregam o spin dos prótons?
- Supersimetria : a supersimetria do espaço-tempo é realizada na escala TeV? Em caso afirmativo, qual é o mecanismo de quebra da supersimetria? A supersimetria estabiliza a escala eletrofraca, evitando altas correções quânticas? A partícula supersimétrica mais leve ( LSP ) compreende matéria escura ?
- Confinamento de cor : A conjectura de confinamento de cor da cromodinâmica quântica (QCD) é que as partículas carregadas de cor (como quarks e glúons) não podem ser separadas de seus hádrons originais sem produzir novos hádrons. É possível fornecer uma prova analítica do confinamento de cores em qualquer teoria de calibre não abeliana?
- Gerações de matéria : por que existem três gerações de quarks e léptons ? Existe uma teoria que possa explicar as massas de quarks e léptons específicos em gerações específicas a partir dos primeiros princípios (uma teoria dos acoplamentos de Yukawa )?
- Massa de neutrinos : qual é a massa dos neutrinos, se eles seguem as estatísticas de Dirac ou de Majorana ? A hierarquia de massa é normal ou invertida? A fase de violação do CP é igual a 0?
- Anomalia de antineutrino do reator: há uma anomalia no corpo de dados existente a respeito do fluxo de antineutrino de reatores nucleares em todo o mundo. Os valores medidos deste fluxo parecem ser apenas 94% do valor esperado da teoria. Não se sabe se isso é devido a física desconhecida (como neutrinos estéreis ), erro experimental nas medições ou erros nos cálculos de fluxo teórico.
- Problema e axions de CP forte : Por que a interação nuclear forte é invariante para a paridade e a conjugação de carga ? A teoria de Peccei-Quinn é a solução para esse problema? Os axions podem ser o principal componente da matéria escura ?
- Momento de dipolo magnético anômalo : Por que o valor medido experimentalmente do momento de dipolo magnético anômalo do múon ("múon g-2") é significativamente diferente do valor teoricamente previsto dessa constante física?
- Quebra - cabeça do raio do próton : Qual é o raio da carga elétrica do próton? Como ela difere da carga gluônica?
- Pentaquarks e outros hádrons exóticos : quais combinações de quarks são possíveis? Por que os pentaquarks eram tão difíceis de descobrir? Eles são um sistema fortemente ligado de cinco partículas elementares ou um emparelhamento mais fraco de um bárion e um méson?
- Problema Mu : problema de teorias supersimétricas , preocupado em compreender os parâmetros da teoria.
- Fórmula de Koide : Um aspecto do problema de geração de partículas . A soma das massas dos três léptons carregados, dividida pelo quadrado da soma das raízes dessas massas, com um desvio padrão de observações, é . Não se sabe como ocorre um valor tão simples e por que é a média aritmética exata dos valores extremos possíveis de 1 ⁄ 3 (massas iguais) e 1 (uma massa domina).
Astronomia e astrofísica
- Ciclo solar : como o Sol gera seu campo magnético de grande escala que se inverte periodicamente? Como outras estrelas semelhantes ao Sol geram seus campos magnéticos e quais são as semelhanças e diferenças entre os ciclos de atividade estelar e o do Sol? O que causou o Mínimo de Maunder e outros grandes mínimos, e como o ciclo solar se recupera de um estado mínimo?
- Problema de aquecimento coronal : Por que a coroa do Sol (camada da atmosfera) é muito mais quente do que a superfície do Sol? Por que o efeito de reconexão magnética é muitas ordens de magnitude mais rápido do que o previsto pelos modelos padrão?
- Jato astrofísico : por que apenas certos discos de acreção ao redor de certos objetos astronômicos emitem jatos relativísticos ao longo de seus eixos polares? Por que existem oscilações quase periódicas em muitos discos de acreção? Por que o período dessas oscilações escala como o inverso da massa do objeto central? Por que às vezes há sobretons e por que eles aparecem em diferentes proporções de frequência em diferentes objetos?
- Bandas interestelares difusas : o que é responsável pelas numerosas linhas de absorção interestelar detectadas nos espectros astronômicos? Eles são de origem molecular e, em caso afirmativo, quais moléculas são responsáveis por eles? Como eles se formam?
- Buracos negros supermassivos : Qual é a origem da relação M – sigma entre a massa dos buracos negros supermassivos e a dispersão da velocidade da galáxia? Como os mais distantes quasares crescer os seus buracos negros supermassivos até 10 10 massas solares tão cedo na história do universo?
- Penhasco de Kuiper : por que o número de objetos no cinturão de Kuiper do Sistema Solar cai rápida e inesperadamente além de um raio de 50 unidades astronômicas?
- Anomalia de sobrevôo : por que a energia observada de satélites voando por corpos planetários às vezes é diferente por um minuto do valor previsto pela teoria?
- Problema de rotação da galáxia : a matéria escura é responsável pelas diferenças na velocidade observada e teórica das estrelas girando em torno do centro das galáxias, ou é outra coisa?
- Supernovas : Qual é o mecanismo exato pelo qual a implosão de uma estrela moribunda se torna uma explosão?
- P-núcleos : Qual processo astrofísico é responsável pela nucleogênese desses raros isótopos?
- Raios cósmicos de ultra-alta energia : Por que alguns raios cósmicos parecem possuir energias impossivelmente altas, uma vez que não existem fontes de raios cósmicos suficientemente energéticos perto da Terra? Por que (aparentemente) alguns raios cósmicos emitidos por fontes distantes têm energias acima do limite Greisen-Zatsepin-Kuzmin ?
- Taxa de rotação de Saturno : Por que a magnetosfera de Saturno exibe uma periodicidade (mudando lentamente) próxima àquela em que as nuvens do planeta giram? Qual é a verdadeira taxa de rotação do interior profundo de Saturno?
- Origem do campo magnético magnetar : Qual é a origem do campo magnético magnetar ?
- Anisotropia em larga escala : O universo em escalas muito grandes é anisotrópico , tornando o princípio cosmológico uma suposição inválida? A contagem de números e a intensidade da anisotropia dipolar no rádio, catálogo do NRAO VLA Sky Survey (NVSS), é inconsistente com o movimento local derivado do fundo de micro-ondas cósmico e indica uma anisotropia dipolo intrínseca. Os mesmos dados de rádio NVSS também mostram um dipolo intrínseco na densidade de polarização e grau de polarização na mesma direção que na contagem e intensidade do número. Existem várias outras observações revelando anisotropia em grande escala. A polarização óptica dos quasares mostra o alinhamento da polarização em uma escala muito grande de Gpc. Os dados de fundo de micro-ondas cósmicas mostram várias características de anisotropia, que não são consistentes com o modelo do Big Bang .
- Relação idade-metalicidade no disco galáctico: Existe uma relação idade-metalicidade universal (AMR) no disco galáctico (partes "finas" e "grossas" do disco)? Embora no disco local (principalmente fino) da Via Láctea não haja evidência de um AMR forte, uma amostra de 229 estrelas próximas do disco "grosso" foi usada para investigar a existência de uma relação idade-metalicidade no disco grosso galáctico , e indicam que há uma relação idade-metalicidade presente no disco espesso. As idades estelares da asteroseismologia confirmam a falta de qualquer relação forte de idade-metalicidade no disco galáctico.
- O problema do lítio : por que há uma discrepância entre a quantidade de lítio-7 prevista para ser produzida na nucleossíntese do Big Bang e a quantidade observada em estrelas muito velhas?
- Fontes ultraluminosas de raios-X (ULXs): o que potencializa as fontes de raios-X que não estão associadas a núcleos galácticos ativos, mas excedem o limite de Eddington de uma estrela de nêutrons ou buraco negro estelar ? São eles, devido a buracos negros de massa intermediária ? Alguns ULXs são periódicos, sugerindo emissão não isotrópica de uma estrela de nêutrons. Isso se aplica a todos os ULXs? Como tal sistema pode se formar e permanecer estável?
- Estouros de rádio rápidos (FRBs): o que causa esses pulsos de rádio transitórios de galáxias distantes, durando apenas alguns milissegundos cada? Por que alguns FRBs se repetem em intervalos imprevisíveis, mas a maioria não? Dezenas de modelos foram propostos, mas nenhum foi amplamente aceito.
Física nuclear
- Cromodinâmica quântica : quais são as fases da matéria em interação forte e que papéis desempenham na evolução do cosmos ? Qual é a estrutura partônica detalhada dos núcleons ? O que a QCD prevê para as propriedades de matéria de interação forte? O que determina as principais características do QCD e qual é sua relação com a natureza da gravidade e do espaço - tempo ? Fazer glueballs existe? Os glúons adquirem massa dinamicamente, apesar de terem massa zero em repouso , dentro dos hádrons ? QCD realmente carece de violações de CP ?
- Plasma de quark-gluon : Onde está o início do desconfinamento : 1) em função da temperatura e dos potenciais químicos? 2) em função da energia de colisão de íons pesados relativística e do tamanho do sistema? Qual é o mecanismo de parada de energia e número de bárions que leva à criação de plasma quark-gluon em colisões relativísticas de íons pesados? Por que a hadronização súbita e o modelo estatístico de hadronização são uma descrição quase perfeita da produção de hadron a partir do plasma de quark-gluon? O sabor de quark é conservado no plasma de quark-gluon? São estranheza e charme em equilíbrio químico no plasma quark-glúon? A estranheza no plasma quark-gluon flui na mesma velocidade que os sabores de quark up e down? Por que a matéria desconfinada mostra um fluxo ideal ?
- Strangelets : A matéria quark estranha (Strangelet) existe em estado estável?
- Modelos específicos de formação de plasma de quark-gluon: Os glúons saturam quando seu número de ocupação é grande? Os glúons formam um sistema denso chamado condensado de vidro colorido ? Quais são as assinaturas e evidências para as equações de evolução Balitsky – Fadin – Kuarev– Lipatov , Balitsky – Kovchegov , Catani – Ciafaloni – Fiorani – Marchesini ?
- Núcleos e astrofísica nuclear : por que há uma falta de convergência nas estimativas da vida média de um nêutron livre com base em dois métodos experimentais separados - e cada vez mais precisos? Qual é a natureza da força nuclear que liga prótons e nêutrons em núcleos estáveis e isótopos raros? Qual é a natureza das excitações exóticas em núcleos nas fronteiras de estabilidade e seu papel nos processos estelares? Qual é a natureza das estrelas de nêutrons e da matéria nuclear densa ? Qual é a origem dos elementos do cosmos ? Quais são as reações nucleares que geram estrelas e explosões estelares? Qual é o elemento químico mais pesado possível ?
Física atômica, molecular e óptica
- Condensação de Bose-Einstein : Como podemos provar rigorosamente a existência de condensados de Bose-Einstein para sistemas de interação geral?
- Torção do bloco padrão : Qual é o mecanismo que permite que os blocos padrão sejam torcidos?
- Efeito Scharnhorst : os sinais de luz podem viajar um pouco mais rápido do que c entre duas placas condutoras próximas, explorando o efeito Casimir ?
Dinâmica de fluidos
- Em que condições existem soluções suaves para as equações de Navier-Stokes , que são as equações que descrevem o fluxo de um fluido viscoso ? Este problema, para um fluido incompressível em três dimensões, é também um dos Problemas do Prêmio Milênio em matemática.
- Escoamento turbulento : É possível fazer um modelo teórico para descrever as estatísticas de um escoamento turbulento (em particular, suas estruturas internas)?
- Contaminação a montante : Ao despejar água de um recipiente superior para um inferior, as partículas que flutuam neste último podem subir a montante para o recipiente superior. Uma explicação definitiva para este fenômeno ainda não existe.
Física de matéria condensada
- Supercondutores de alta temperatura : Qual é o mecanismo que faz com que certos materiais exibam supercondutividade em temperaturas muito mais altas do que cerca de 25 Kelvin ? É possível fazer um material supercondutor à temperatura ambiente e à pressão atmosférica?
- Sólidos amorfos : Qual é a natureza da transição vítrea entre um fluido ou sólido regular e uma fase vítrea ? Quais são os processos físicos que dão origem às propriedades gerais dos vidros e à transição vítrea?
- Emissão criogênica de elétrons: Por que a emissão de elétrons na ausência de luz aumenta à medida que a temperatura de um fotomultiplicador diminui?
- Sonoluminescência : o que provoca a emissão de curtas rajadas de luz a partir de bolhas implodindo em um líquido quando excitado pelo som?
- Ordem topológica : a ordem topológica é estável em temperatura diferente de zero ? Equivalentemente, é possível ter memória quântica autocorretiva tridimensional ?
- Efeito Hall fracionário : Qual mecanismo explica a existência do estado u = 5/2 no efeito Hall quântico fracionário ? Descreve quasipartículas com estatísticas fracionárias não Abelianas ?
- Cristais líquidos : A transição de fase nemática para esmética (A) nos estados de cristal líquido pode ser caracterizada como uma transição de fase universal ?
- Nanocristais semicondutores : Qual é a causa da não parabolicidade da dependência do tamanho da energia para a transição de absorção óptica mais baixa dos pontos quânticos ?
- Bigodes metálicos : Em dispositivos elétricos, algumas superfícies metálicas podem crescer espontaneamente com bigodes metálicos finos, o que pode levar a falhas do equipamento. Embora o estresse mecânico de compressão seja conhecido por estimular a formação de bigodes, o mecanismo de crescimento ainda não foi determinado.
- Transição superfluida no hélio-4 : Explique a discrepância entre as determinações experimentais e teóricas do expoente crítico da capacidade térmica α .
Física do plasma
- Física de plasma e energia de fusão : a energia de fusão pode potencialmente fornecer energia a partir de recursos abundantes (por exemplo, hidrogênio) sem o tipo de lixo radioativo que a energia de fissão produz atualmente. No entanto, os gases ionizados (plasma) podem ser confinados por tempo suficiente e a uma temperatura alta o suficiente para criar energia de fusão? Qual é a origem física do modo H ?
- O problema da injeção : acredita-se que a aceleração de Fermi seja o principal mecanismo que acelera as partículas astrofísicas a altas energias. No entanto, não está claro qual mecanismo faz com que essas partículas inicialmente tenham energias altas o suficiente para que a aceleração de Fermi atue sobre elas.
- Turbulência alfvénica : no vento solar e na turbulência nas erupções solares, as ejeções de massa coronal e as subtempestades magnetosféricas são os principais problemas não resolvidos na física do plasma espacial.
Biofísica
- Estocasticidade e robustez ao ruído na expressão gênica : como os genes governam nosso corpo, resistindo a diferentes pressões externas e estocasticidade interna ? Certos modelos existem para processos genéticos, mas estamos longe de compreender todo o quadro, em particular no desenvolvimento, onde a expressão do gene deve ser rigidamente regulada.
- Estudo quantitativo do sistema imunológico : quais são as propriedades quantitativas das respostas imunológicas ? Quais são os blocos básicos de construção das redes do sistema imunológico ?
- Homoquiralidade : Qual é a origem da preponderância de enantiômeros específicosem sistemas bioquímicos ?
- Magnetorecepção : Como os animais (por exemplo, pássaros migratórios) percebem o campo magnético da Terra?
- Previsão da estrutura da proteína : como a estrutura tridimensional das proteínas é determinada pela sequência unidimensional de aminoácidos? Como as proteínas podem se dobrar em uma escala de microssegundo para uma segunda quando o número de conformações possíveis é astronômico e as transições conformacionais ocorrem na escala de picossegundo para microssegundo? Algoritmos podem ser escritos para prever a estrutura tridimensional de uma proteína a partir de sua sequência? As estruturas nativas da maioria das proteínas que ocorrem naturalmente coincidem com o mínimo global de energia livre no espaço conformacional? Ou a maioria das conformações nativas são termodinamicamente instáveis, mas cineticamente presas em estados metaestáveis? O que impede a precipitação da alta densidade de proteínas presentes no interior das células?
Veja também
Referências
links externos
- Que problemas de física e astrofísica parecem agora ser especialmente importantes e interessantes (trinta anos depois, já no início do século XXI)? VL Ginzburg, Physics-Uspekhi 42 (4) 353-373, 1999
- O que não sabemos? Projeto especial de periódico científico por seu 125º aniversário: 25 perguntas principais e mais 100.
- Lista de links para problemas não resolvidos em física, prêmios e pesquisa.
- Ideias baseadas no que gostaríamos de alcançar
- 2004 SLAC Summer Institute: Nature's Greatest Puzzles
- A dupla personalidade do vidro finalmente explicada
- O que fazemos e não sabemos Revisão sobre o estado atual da física por Steven Weinberg, novembro de 2013
- A crise da grande ciência Steven Weinberg, maio de 2012