בעיות פתוחות בפיזיקה – הבדלי גרסאות

* [[בעיית הזמן המוחלט]] {{אנ|Problem of time}}: על פי הפיזיקה הקלאסית, הזמן מוגדר כ[[ישות]] ממשית ועצמאית ביקום, שאינה תלויה או מושפעת [[תופעת טבע|מתופעות]] חומריות, וזורמת באופן '''רציף ומוחלט''' במרחב, ואף ב[[חלל]] הריק. על פי מכניקת הקוונטים, הזמן הוא פרמטר רקע קלאסי וזרימת הזמן היא '''אוניברסלית ומוחלטת'''. על פי [[תורת היחסות]], הזמן הוא מרכיב אחד של [[מרחב-זמן|מרחב הזמן]] הארבע ממדי, וזרימת הזמן '''משתנה בהתאם''' ל[[מערכת ייחוס|מערכת הייחוס]], לעיקום מרחב הזמן ותוואי החלל של הצופה. הזמן הוא '''יחסי ושונה''' בכל מקום ביקום. כיצד ניתן ליישב בין שלושת מושגי הזמן הללו? <ref>{{Cite book|title=Integrable Systems, Quantum Groups, and Quantum Field Theories|last=Isham|first=C. J.|date=1993|publisher=Springer, Dordrecht|isbn=9789401048743|series=NATO ASI Series|location=|pages=157–287|language=en|chapter=Canonical Quantum Gravity and the Problem of Time|arxiv=gr-qc/9210011|doi=10.1007/978-94-011-1980-1_6|author-link=Christopher Isham}}</ref>

* [[אינפלציה קוסמית]]: האם תאוריית האינפלציה הקוסמית ביקום המוקדם נכונה? ואם כן, מהם הפרטים בתקופה הזו? מדוע האינפלציה בכלל התקיימה? מהו ה[[שדה סקלרי|שדה]] ההיפותטי שהוליד את האינפלציה הקוסמית הזו? אם האינפלציה התרחשה בשלב מסוים, האם היא מקיימת את עצמה באמצעות אינפלציה של תנודות קוונטיות-מכניות, וכך נמשכת במקום מרוחק במיוחד? מדוע [[המודל הסטנדרטי]] אינו מסביר את השדה של האינפלציה?<ref name="podolsky-NEQNET">{{Cite web|last=Podolsky|first=Dmitry|title=Top ten open problems in physics|url=http://www.nonequilibrium.net/225-top-ten-open-problems-physics/|publisher=NEQNET|accessdate=24 January 2013|archiveurl=https://web.archive.org/web/20121022112323/http://www.nonequilibrium.net/225-top-ten-open-problems-physics|archivedate=22 October 2012}}</ref>

*[[היווצרות היקום|מקורו]] ו[[גורל היקום|גורלו]] של היקום: מהם התנאים להתקיימות של משהו? האם היקום מתקדם לעבר [[הקיפאון הגדול]], [[הקריעה הגדולה]], [[ההתכווצות הגדולה]] או [[ואקום כוזב]]? או שהוא בעצם חלק [[יקום מחזורי|ממודל מחזורי]] אין-סופי?

*[[גודל היקום]]: קוטרו של [[היקום הנצפה]] הוא 93 [[מיליארד]] [[שנות אור]] בקירוב, אך מה הוא גודלו של היקום כולו?

* בעיית [[הקבוע הקוסמולוגי]]: מדוע [[אנרגיית נקודת האפס]] של [[ריק|הוואקום]] אינה גורמת לקבוע הקוסמולוגי לגדול? מדוע זה אינו נגרם? <ref>{{Cite journal|title=Why the Cosmological constant is so small and positive|last=Steinhardt, P.|last2=Turok, N.|journal=[[Science (journal)|Science]]|issue=5777|doi=10.1126/science.1126231|year=2006|volume=312|pages=1180–1183|arxiv=astro-ph/0605173|bibcode=2006Sci...312.1180S|pmid=16675662|last-author-amp=yes}}</ref><ref name=":3">{{Cite journal|title=How the huge energy of quantum vacuum gravitates to drive the slow accelerating expansion of the Universe|last=Wang|first=Qingdi|last2=Zhu|first2=Zhen|date=11 May 2017|journal=[[Physical Review D]]|issue=10|doi=10.1103/PhysRevD.95.103504|volume=95|pages=103504|arxiv=1703.00543|bibcode=2017PhRvD..95j3504W|quote=This problem is widely regarded as one of the major obstacles to further progress in fundamental physics [...] Its importance has been emphasized by various authors from different aspects. For example, it has been described as a “veritable crisis” [...] and even “the mother of all physics problems” [...] While it might be possible that people working on a particular problem tend to emphasize or even exaggerate its importance, those authors all agree that this is a problem that needs to be solved, although there is little agreement on what is the right direction to find the solution.|last3=Unruh|first3=William G.|author-link3=William Unruh}}</ref>

 

*[[בעיית המסה החסרה]]: מה היא זהותו של ה[[חומר אפל|חומר האפל]]?{{הערה|שם=newscientist}} האם הוא מורכב מ[[חלקיק]]ים? האם מדובר [[שותף-על|בשותף על]] קל ביותר (LSP)? או שהאם התופעות המיוחסות לחומר אפל מצביעות לא על צורה כלשהי של חומר, אלא למעשה על [[דינמיקה ניוטונית מתוקנת|הרחבה משוערת של הכבידה]], שנובעת מתיקון של [[חוק הכבידה]]?

* [[אנרגיה אפלה]]: מהו הגורם ל[[התפשטות היקום|התפשטות]] ה[[תאוצה|מואצת]] של [[היקום]]? מדוע צפיפות האנרגיה של רכיב האנרגיה האפלה בסדר גודל זהה לצפיפות החומר כיום כאשר השניים מתפתחים בצורה שונה למדי לאורך זמן? יכול להיות שפשוט אנו צופים בדיוק [[העיקרון האנתרופי|בזמן הנכון]]? האם אנרגיה אפלה היא קבועה קוסמולוגית טהורה, או שמא יש מודלים של שמיעה כמו [[אנרגיית פנטום]]?

* גרעינים p: איזה תהליך אסטרופיסי אחראי על [[נוקליאוסינתזה|הגרעין]] של איזוטופים נדירים אלה?

* קרן קוסמית אולטרה גבוהה-אנרגטית:{{הערה|שם=newscientist}} מדוע נראה כי קרניים קוסמיות מסוימות מחזיקות אנרגיות גבוהות במידה בלתי אפשרית, בהתחשב בעובדה שלא קיימים מקורות קרניים קוסמיות מספיק אנרגטיים בקרבת כדור הארץ? מדוע (ככל הנראה) יש לקרניים קוסמיות הנפלטות על ידי מקורות מרוחקים אנרגיות מעל גבול Greisen – Zatsepin – Kuzmin ?{{הערה|שם=Open Questions}}

* אניסוטרופיה בקנה מידה גדול: האם היקום בקנה מידה גדול מאוד הוא [[אנאיזוטרופיות|אניסוטרופי]], מה שהופך את העיקרון הקוסמולוגי להנחה פסולה? ספירת המספרים ועוצמת הדיפול העוצמה ברדיו, קטלוג NRAO VLA Sky Survey (NVSS) <ref>{{Cite journal|title=The NRAO VLA Sky Survey|last=Condon|first=J. J.|last2=Cotton|first2=W. D.|journal=The Astronomical Journal|issue=5|doi=10.1086/300337|year=1998|volume=115|pages=1693–1716|bibcode=1998AJ....115.1693C|last3=Greisen|first3=E. W.|last4=Yin|first4=Q. F.|last5=Perley|first5=R. A.|last6=Taylor|first6=G. B.|last7=Broderick|first7=J. J.}}</ref> אינו עולה בקנה אחד עם התנועה המקומית כפי שנגזרת [[קרינת הרקע הקוסמית|מרקע מיקרוגל קוסמי]] <ref>{{Cite journal|title=Large peculiar motion of the solar system from the dipole anisotropy in sky brightness due to distant radio sources|last=Singal|first=Ashok K.|journal=The Astrophysical Journal|issue=2|doi=10.1088/2041-8205/742/2/L23|year=2011|volume=742|pages=L23–L27|arxiv=1110.6260|bibcode=2011ApJ...742L..23S}}</ref><ref>{{Cite journal|title=Dipole anisotropy in sky brightness and source count distribution in radio NVSS data|last=Tiwari|first=Prabhakar|last2=Kothari|first2=Rahul|journal=Astroparticle Physics|doi=10.1016/j.astropartphys.2014.06.004|year=2015|volume=61|pages=1–11|arxiv=1307.1947|bibcode=2015APh....61....1T|last3=Naskar|first3=Abhishek|last4=Nadkarni-Ghosh|first4=Sharvari|last5=Jain|first5=Pankaj}}</ref> ומעידים על אניסוטרופיה דיפולנית מהותית. אותם נתוני רדיו NVSS מראים גם דיפול פנימי בצפיפות הקיטוב ודרגת הקיטוב <ref>{{Cite journal|title=Dipole anisotropy in integrated linearly polarized flux density in NVSS data|last=Tiwari|first=P.|last2=Jain|first2=P.|journal=Monthly Notices of the Royal Astronomical Society|issue=3|doi=10.1093/mnras/stu2535|year=2015|volume=447|pages=2658–2670|arxiv=1308.3970|bibcode=2015MNRAS.447.2658T}}</ref> באותו כיוון כמו בספירת המספרים ובעוצמתם. ישנן מספר תצפיות אחרות החושפות אניסוטרופיה רחבת היקף. הקיטוב האופטי מקוואזרים מראה את יישור הקיטוב בסולם גדול מאוד של Gpc. <ref>{{Cite journal|title=Evidence for very large-scale coherent orientations of quasar polarization vectors|last=Hutsemekers|first=D.|journal=Astronomy and Astrophysics|year=1998|volume=332|pages=410–428|bibcode=1998A&A...332..410H}}</ref><ref>{{Cite journal|title=Confirmation of the existence of coherent orientations of quasar polarization vectors on cosmological scales|last=Hutsemékers|first=D.|last2=Lamy|first2=H.|journal=Astronomy & Astrophysics|issue=2|doi=10.1051/0004-6361:20000443|year=2001|volume=367|pages=381–387|arxiv=astro-ph/0012182|bibcode=2001A&A...367..381H}}</ref><ref>{{Cite journal|title=Large-scale alignment of optical polarizations from distant QSOs using coordinate-invariant statistics|last=Jain|first=P.|last2=Narain|first2=G.|journal=Monthly Notices of the Royal Astronomical Society|issue=2|doi=10.1111/j.1365-2966.2004.07169.x|year=2004|volume=347|pages=394–402|arxiv=astro-ph/0301530|bibcode=2004MNRAS.347..394J|last3=Sarala|first3=S.}}</ref> נתוני הרקע הקוסמי-מיקרוגל מראים מספר מאפיינים של אניסוטרופיה, <ref>{{Cite journal|title=The significance of the largest scale CMB fluctuations in WMAP|last=Angelica de Oliveira-Costa|last2=Tegmark|first2=Max|journal=Physical Review D|issue=6|doi=10.1103/PhysRevD.69.063516|year=2004|volume=69|pages=063516|arxiv=astro-ph/0307282|bibcode=2004PhRvD..69f3516D|last3=Zaldarriaga|first3=Matias|last4=Hamilton|first4=Andrew}}</ref><ref>{{Cite journal|title=Asymmetries in the Cosmic Microwave Background Anisotropy Field|last=Eriksen|first=H. K.|last2=Hansen|first2=F. K.|journal=The Astrophysical Journal|issue=1|doi=10.1086/382267|year=2004|volume=605|pages=14–20|arxiv=astro-ph/0307507|bibcode=2004ApJ...605...14E|last3=Banday|first3=A. J.|last4=Górski|first4=K. M.|last5=Lilje|first5=P. B.}}</ref><ref>{{Cite journal|title=Testing Isotropy of Cosmic Microwave Background Radiation|last=Pramoda Kumar Samal|last2=Saha|first2=Rajib|journal=Monthly Notices of the Royal Astronomical Society|issue=4|doi=10.1111/j.1365-2966.2008.12960.x|year=2008|volume=385|pages=1718–1728|arxiv=0708.2816|bibcode=2008MNRAS.385.1718S|last3=Jain|first3=Pankaj|last4=Ralston|first4=John P.}}</ref><ref>{{Cite journal|title=Signals of Statistical Anisotropy in WMAP Foreground-Cleaned Maps|last=Pramoda Kumar Samal|last2=Saha|first2=Rajib|journal=Monthly Notices of the Royal Astronomical Society|issue=511|doi=10.1111/j.1365-2966.2009.14728.x|year=2009|volume=396|pages=511–522|arxiv=0811.1639|bibcode=2009MNRAS.396..511S|last3=Jain|first3=Pankaj|last4=Ralston|first4=John P.}}</ref> שאינם תואמים את מודל [[המפץ הגדול]].

* קשר גיל-מתכות בדיסק הגלקטי: האם קיים קשר עידן-מתכתי אוניברסלי (AMR) בדיסק הגלקטי (גם חלקים "דקים" וגם "עבים" של הדיסק)? אף על פי שבדיסק המקומי (הדק בעיקר) של [[שביל החלב]] אין שום עדות ל- AMR חזק, <ref>{{Cite journal|title=New constraints on the chemical evolution of the solar neighbourhood and Galactic disc(s)|last=Casagrande|first=L.|last2=Schönrich|first2=R.|journal=Astronomy & Astrophysics|doi=10.1051/0004-6361/201016276|year=2011|volume=530|pages=A138|arxiv=1103.4651|bibcode=2011A&A...530A.138C|last3=Asplund|first3=M.|last4=Cassisi|first4=S.|last5=Ramírez|first5=I.|last6=Meléndez|first6=J.|last7=Bensby|first7=T.|last8=Feltzing|first8=S.|author-link8=Sofia Feltzing}}</ref> נעשה שימוש במדגם של 229 כוכבי דיסק "עבים" סמוכים כדי לחקור את קיומם של קשר עידן-מתכתי ב דיסק עבה גלקטי, ומציינים כי קיים קשר עידן-מתכתי בדיסק העבה. <ref>{{Cite journal|title=A possible age–metallicity relation in the Galactic thick disk?|last=Bensby|first=T.|last2=Feltzing, S.|date=July 2004|journal=Astronomy and Astrophysics|issue=3|doi=10.1051/0004-6361:20035957|volume=421|pages=969–976|arxiv=astro-ph/0403591|bibcode=2004A&A...421..969B|last3=Lundström, I.|author-link2=Sofia Feltzing}}</ref><ref>{{Cite journal|title=Open Issues in the Evolution of the Galactic Disks|last=Gilmore|first=G.|last2=Asiri|first2=H. M.|journal=Stellar Clusters & Associations: A RIA Workshop on Gaia. Proceedings. Granada|year=2011|pages=280|bibcode=2011sca..conf..280G}}</ref> גילאים מהממים מאסטרוזיסולוגיה מאשרים את היעדר הקשר החזק-מתכתי כלשהו בדיסק הגלקטי. <ref>{{Cite journal|title=Measuring the vertical age structure of the Galactic disc using asteroseismology and SAGA|last=Casagrande|first=L.|last2=Silva Aguirre|first2=V.|journal=Monthly Notices of the Royal Astronomical Society|issue=1|doi=10.1093/mnras/stv2320|year=2015|volume=455|pages=987–1007|arxiv=1510.01376|bibcode=2016MNRAS.455..987C|last3=Schlesinger|first3=K. J.|last4=Stello|first4=D.|last5=Huber|first5=D.|last6=Serenelli|first6=A. M.|last7=Scho Nrich|first7=R.|last8=Cassisi|first8=S.|last9=Pietrinferni|first9=A.}}</ref>

 

== [[פיזיקה גרעינית]] ==

* [[גרעין האטום|גרעינים]] ו[[אסטרופיזיקה]] גרעינית: מדוע אין חוסר התכנסות באומדנים לגבי משך החיים הממוצע של נייטרון חופשי, המבוסס על שתי שיטות ניסוי נפרדות - ומדויקות יותר ויותר? מה טיבו של הכוח הגרעיני הקושר [[פרוטון|פרוטונים]] [[נייטרון|ונייטרונים]] לגרעינים יציבים ול[[יסוד כימי|יסודות כימיים]]? מה טיבם של הגרעינים היציבים ותפקידם בתהליכים גרעיניים? מה טבעם של [[כוכב נייטרונים|כוכבי נייטרונים]] וחומר גרעיני צפוף ודחוס? מה מקורם של כל היסודות ב[[יקום]]? מהן התגובות הגרעיניות שמניעות [[כוכב]]ים ו[[סופרנובות]]? מהו היסוד הכימי הכבד ביותר האפשרי מבחינה [[פיזיקה גרעינית|פיזיקלית]]?

 

==[[פיזיקה של חומר מעובה]]==

*[[מוליכות-על בטמפרטורות גבוהות]]: מהו המנגנון הגורם לחומרים מסוימים לבצע [[מוליכות-על]] בטמפרטורות גבוהות מאוד, בסביבות 25 [[קלווין]]? האם ניתן ליצור חומר שהוא מוליך-על בטמפרטורת החדר?{{הערה|שם=Open Questions}}

* פליטת אלקטרונים קריוגניים: מדוע פליטת האלקטרונים בהיעדר אור עולה ככל שהטמפרטורה של מכפל אופטי יורדת? <ref>[http://www.physorg.com/news187421719.html Cryogenic electron emission phenomenon has no known physics explanation]. Physorg.com. Retrieved on 20 October 2011.</ref><ref>{{Cite journal|url=https://zenodo.org/record/896477|title=Spontaneous electron emission from a cold surface|last=Meyer|first=H. O.|date=1 March 2010|journal=[[Europhysics Letters]]|issue=5|doi=10.1209/0295-5075/89/58001|volume=89|pages=58001|bibcode=2010EL.....8958001M}}</ref>

 

* [[גביש נוזלי|גבישים נוזליים]]: האם ניתן לאפיין מעבר שלב מוצק במצבי גביש נוזלי כמעבר שלב אוניברסלי?<ref name="mukherjee-liqcryst">{{Cite journal|title=Landau Theory of Nematic-Smectic-A Transition in a Liquid Crystal Mixture|last=Mukherjee|first=Prabir K.|journal=Molecular Crystals & Liquid Crystals|doi=10.1080/10587259808042438|year=1998|volume=312|pages=157–164}}</ref><ref name="yethiraj-liqcryst">A. Yethiraj, [http://www.physics.mun.ca/~anand/pdf/NAReview.pdf "Recent Experimental Developments at the Nematic to Smectic-A Liquid Crystal Phase Transition"], Thermotropic Liquid Crystals: Recent Advances, ed. A. Ramamoorthy, Springer 2007, chapter 8.</ref>