הצגת המקור של הדף "בעיות פתוחות בפיזיקה"

'''בעיות פתוחות בפיזיקה''' הן כלל הבעיות ב[[פיזיקה]] שטרם נמצא להן פתרון [[עקביות (לוגיקה)|קוהרנטי]] המסתמך על תיאוריות קיימות. חלק נכבד מן '''ה[[בעיה פתוחה|בעיות הפתוחות]]''' בתחום '''הפיזיקה''' הן תאורטיות, כלומר ה[[תאוריה|תאוריות]] הקיימות נראות כבלתי מסוגלות להסביר [[תופעה]] נצפית מסוימת או תוצאה ניסיונית מסוימת.

שאר הבעיות הן ניסיוניות, כלומר קיים קושי ביצירת [[ניסוי]] לבחינת תאוריה מוצעת או לחקור תופעה מסוימת ביתר פירוט, ואף לאשש אותה.

אף על פי ש[[המודל הסטנדרטי]] של [[פיזיקת חלקיקים|פיזיקת החלקיקים]] מתאר בדרך די טובה את ה[[מכניקת הקוונטים|מכניקה הקוונטית]], ישנם עדיין כמה וכמה ליקויים בתאוריה, כגון [[כבידה קוונטית]], [[חומר אפל]], [[אנרגיה אפלה]] ו[[שבירת סימטריית CP]].<ref>{{Cite journal|title=The Unknown Universe: The Origin of the Universe, Quantum Gravity, Wormholes, and Other Things Science Still Can't Explain|last=Hammond|first=Richard|date=1 May 2008|journal=Proceedings of the Royal Society of London, Series A|issue=1999|volume=456|pages=1685}}</ref><ref name="sym-v2-feb-05">{{Cite web|last=Womersley|first=J.|date=February 2005|title=Beyond the Standard Model|url=http://www.symmetrymagazine.org/pdfs/200502/beyond_the_standard_model.pdf|website=Symmetry Magazine|accessdate=23 November 2010|archiveurl=https://web.archive.org/web/20071017160238/http://www.symmetrymagazine.org/pdfs/200502/beyond_the_standard_model.pdf|archivedate=17 October 2007}}</ref> קיימת בעיה נוספת בתוך ה[[תורת השדות הקוונטית|מסגרת המתמטית]] של המודל עצמו - הוא אינו עולה בקנה אחד עם [[תורת היחסות הכללית]], עד כדי כך שאחת או שתי התיאוריות מתפרקות בתנאים מסוימים (למשל בתקופת [[המפץ הגדול|היקום הקדום]] ובתוך [[חורים שחורים]]).

להלן רשימה של מספר בעיות פתוחות ובולטות המקובצות בתחומים רחבים ב[[פיזיקה|פיזיקה הכללית]]:<ref>{{Cite book|title=The physics of a lifetime : reflections on the problems and personalities of 20th century physics|url=https://archive.org/details/physicslifetimer00ginz|last=Ginzburg|first=Vitaly L.|publisher=Springer|year=2001|isbn=978-3-540-67534-1|location=Berlin|pages=[https://archive.org/details/physicslifetimer00ginz/page/n14 3]–200}}</ref>

== פיזיקה כללית ו[[פיזיקה קוונטית]] ==
* [[התאוריה של הכל]]: האם יש ביכולתה של הפיזיקה המודרנית למצוא תאוריה אשר תהיה מסוגלת להסביר ולקשור את כל התופעות הפיזיקליות הידועות? האם יש תאוריה מסוימת היכולה להסביר את הערכים של כל [[קבוע צימוד|קבועי הצימוד]], כל המוני החלקיקים היסודיים וכל זוויות הערבוב של החלקיקים היסודיים?<ref name="Open Questions">{{Cite web|url=http://math.ucr.edu/home/baez/physics/General/open_questions.html|title=Open Questions in Physics|last=Baez|first=John C.|authorlink=John C. Baez|date=March 2006|website=Usenet Physics FAQ|publisher=[[University of California, Riverside]]: Department of Mathematics|accessdate=7 March 2011}}</ref> האם יש תאוריה שמסבירה מדוע [[תורת כיול|קבוצת הכוחות]] של [[המודל הסטנדרטי]] היא כמו שהיא, ומדוע [[מרחב-זמן|למרחב]] יש שלושה [[ממד (פיזיקה)|ממדים]] מרחביים וממד זמני אחד? האם "קבועים פיזיים בסיסיים", כגון ה[[חלקיק יסודי|חלקיקים היסודיים]], באמת מהותיים או שהם משתנים לאורך זמן? האם חלק מהחלקיקים היסודיים במודל הסטנדרטי הם למעשה חלקיקים מורכבים המחוברים בכוח חזק מכדי לראותם ככאלה באנרגיות הניסוי הנוכחיות? האם ישנם חלקיקים אלמנטריים שטרם נצפו, ואם כן, מה הם ומה התכונות שלהם? כיצד הכבידה מצטרפת לסיטואציה? האם יש [[כוח יסודי חמישי|כוחות יסוד]] שלא נצפו?
*
*[[חץ הזמן]]: מדוע ל[[זמן]] יש כיוון? מדוע הייתה ליקום [[אנטרופיה]] כה נמוכה בעבר, והזמן מתכתב עם העלייה האוניברסלית באנטרופיה, מהעבר לעתיד, על פי [[החוק השני של התרמודינמיקה]]? מדוע נצפות [[שבירת סימטריית CP|הפרות של סימטרייה]] בהתפרקות מסוימת של [[הכוח החלש]], אך לא במקומות אחרים? האם הפרות אלו נוצרות כתוצאה מהתוצר של החוק השני של התרמודינמיקה, או שהן בעלות חץ זמן נפרד? האם ישנם חריגים לעיקרון הסיבתיות? האם יש עבר אפשרי יחיד? האם הרגע [[הווה|הנוכחי]] נבדל מבחינה פיזית מהעבר והעתיד על ידי רמת האנטרופיה השוררת בו, או שמא מדובר בסך הכל בתכונה מתהווה של ה[[תודעה]]? מה קושר את חץ הזמן הקוונטי לחץ הזמן התרמודינמי?
*
*[[תורת יאנג-מילס|תאוריית יאנג-מילס]]: בהינתן [[תורת כיול|קבוצת מדד]] שרירותית [[קבוצה קומפקטית|קומפקטית]], האם קיימת תאוריה קוונטית שיכולה לשלב את תאוריית יאנג-מילס עם פער מסיבי וסופי, שבסופו של דבר תוכל להסביר את המסה של [[חלקיקים יסודיים]]? בעיה זו מופיעה גם כאחת מ[[בעיות המילניום של מכון קליי]] במתמטיקה.<ref>{{Cite web|last=|first=|date=|title=Yang–Mills and Mass Gap|url=https://archive.today/20151122222730/http://www.claymath.org/millennium-problems/yang%E2%80%93mills-and-mass-gap|website=[[Clay Mathematics Institute]]|language=en|accessdate=31 January 2018}}</ref>
*
* [[כליאה (פיזיקה)|כליאת הצבעים]]: השערת הצמצום ב[[כרומודינמיקה קוונטית|כרומודינמיקה הקוונטית]] (QCD), האומרת כי לא ניתן להפריד בין חלקיקים טעונים בצבע (כגון קווארקים וגלואונים) מהדרון האב שלהם מבלי לייצר הדרונים חדשים.<ref>
{{Cite book|title=Relativistic quantum mechanics and quantum fields|last=Wu|first=T.-Y.|last2=Pauchy Hwang|first2=W.-Y.|publisher=[[World Scientific]]|year=1991|isbn=978-981-02-0608-6|pages=321}}</ref> אין עדיין הוכחה אנליטית להכלאת צבעים בשום תורת מדדים קיימת.
*
*[[השמדת מידע גופני]]: האם יש תופעות פיזיות, כגון [[קריסת פונקציית הגל]] או [[חור שחור|חורים שחורים]], שבאפשרותם להרוס באופן בלתי הפיך מידע על מצבים הקודמים של מידע חומרי?<ref name=":2">{{Cite journal|title=Quantum information and relativity theory|last=Peres|first=Asher|last2=Terno|first2=Daniel R.|date=2004|journal=[[Reviews of Modern Physics]]|issue=1|doi=10.1103/revmodphys.76.93|volume=76|pages=93–123|arxiv=quant-ph/0212023|bibcode=2004RvMP...76...93P|author-link=Asher Peres}}</ref> כיצד מאוחסן מידע קוונטי כמצב של מערכת קוונטית? בעיה זו נקשרת ל[[פרדוקס השמדת המידע]] ול[[כבידה קוונטית]].
*[[מסה שלילית]]: האם קיים חומר אשר [[מסה|מסתו]] מיוצגת על ידי [[מספר שלילי]] בעל סימן מנוגד למסת החומר הרגיל, למשל [[−1]] [[קילוגרם]]? איזו השפעה תהיה לה על ה[[תאוצה]] ועל ה[[כבידה]]? האם ניתן להוכיח בעזרתו את עקרון התנועה הבורחת? האם קיימת פיזיקה נפרדת ושונה לחלוטין המתארת את המסה השלילית, בדומה לכך שקיים מודל סטנדרטי נפרד ל[[אנטי-חומר]]?
*
*[[תורת השדות הקוונטית]]: האם ניתן לבנות ולפתח, במסגרת קפדנית של [[אלגברה|מתמטיקה אלגברית]], תאוריה המשלבת בין המרחב הארבעה ממדי הכוללת את הכוחות האחרים ואינה נוקטת ב[[תורת ההפרעות (מכניקת הקוונטים)|תורת ההפרעות]]?<ref>{{Cite book|title=Perturbative Algebraic Quantum Field Theory|last=Rejzner|first=Kasia|publisher=[[Springer Publishing|Springer]]|year=2016|isbn=978-3-319-25899-7|series=Mathematical Physics Studies|location=|pages=|language=en-gb|arxiv=1208.1428|doi=10.1007/978-3-319-25901-7}}</ref>
{{ש}}
{{טבלת חלקיקים יסודיים}}

== [[קוסמולוגיה]] ו[[יחסות כללית]] ==
* [[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>
* [[קובץ:DMPie_2013.svg|ממוזער|250x250 פיקסלים| התפלגות משוערת של חומר קורן, חומר אפל ואנרגיה אפלה ביקום. |טקסט=]]בעיית האופק {{אנ|Horizon problem}}: מדוע היקום הרחוק כל כך הומוגני כאשר נראה כי [[המפץ הגדול|תאוריית המפץ הגדול]] מנבא [[אנאיזוטרופיות|אניסוטרופיות]] גדולות מדידות יותר של [[שמי הלילה]] מאלו שנצפו? האינפלציה הקוסמולוגית מקובלת בדרך כלל כפתרון, אך האם הסברים אפשריים אחרים כגון מהירות אור משתנה מתאימים יותר?<ref name="newscientist">{{Cite news|title=13 Things That Do Not Make Sense|first=Michael|last=Brooks|url=https://www.newscientist.com/article/mg18524911.600-13-things-that-do-not-make-sense.html|work=[[New Scientist]]|id=Issue 2491|date=19 March 2005|access-date=7 March 2011}}</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?
*[[שבירת סימטריית CP]]: מדוע יש הרבה יותר [[חומר]] מאשר [[אנטי-חומר]] ביקום הנצפה?
* 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}}</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?<ref>{{cite journal|last1=Ben-Amots|first1=N.|year=2021|title=Helium as a major portion of the dark matter and the cell structure of the universe|journal=Journal of Physics: Conference Series|volume=1956|pages=012006|doi=10.1088/1742-6596/1956/1/012006}}</ref> 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]]?
*[[זרימה אפלה]]: האם משיכת כבידה סימטרית לא כדורית מבחוץ היקום הנצפה אחראית לכמה מהתנועות הנצפות של עצמים גדולים, כמו אשכולות גלקטיים ביקום?
*[[צורת היקום]]: מהי צורתו של היקום? האם הוא יקום פתוח, סגור או שטוח? האם [[אינפלציה קוסמית|האינפלציה הקוסמית]] השפיעה על צורתו? האם גילוי צורתו יכולה להשפיע על גורל היקום? כיצד העקמומיות נכנסת כאן לסיטואציה? האם ניתן לתאר את ה[[מרחב-זמן|מרחב]] כ[[יריעה]] בצורת היקום?

== [[כבידה קוונטית]] ==
* השפעת ה[[ריק]]: מדוע המסה המשוערת של הריק הקוונטי משפיעה מעט על התפשטות היקום?{{הערה|שם=:3}}
*[[כבידה קוונטית|תורת הכבידה הקוונטית]]: האם ניתן לחבר את [[מכניקת הקוונטים]] ואת [[תורת היחסות הכללית]] לתאוריה עקבית לחלוטין ([[תורת כבידה קוואנטית|תורת כבידה קוונטית]] או [[תורת שדות קואנטית|תורת שדות קוונטית]])?<ref>{{Cite news|url=https://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=9D0DE7DB1639F931A15754C0A960958260|title=Don't Pull the String Yet on Superstring Theory|date=22 July 1996|work=New York Times|last=Alan Sokal}}</ref> האם [[מרחב-זמן|מרחב הזמן]] הוא רציף או בדיד? האם תאוריה עקבית תהיה כרוכה בהתערבות של חלקיק כוח היפותטי נוסף בשם "[[גרביטון]]" המתווך בין [[כוח הכבידה]] ל[[המודל הסטנדרטי|מודל הסטנדרטי]], או שהיא תוצר של מבנה בדיד של המרחב עצמו ([[כבידה קוונטית לולאתית]])? האם יש סטיות מהתחזיות של תורת היחסות הכללית בדרגות קטנות מאוד או גדולות מאוד או בנסיבות קיצוניות אחרות הנובעות מתורת הכבידה הקוונטית?
*[[חורים שחורים]], [[פרדוקס השמדת המידע]] ו[[קרינת הוקינג]]: האם חורים שחורים מייצרים [[קרינה תרמית]], כצפוי מטעמים תאורטיים?{{הערה|שם=:2}} האם קרינה זו מכילה מידע על המבנה הפנימי שלהם, כפי שמוצג ב[[תורת המיתרים]], או שלא, כפי שמוצג בחישוביו המקוריים של [[סטיבן הוקינג|הוקינג]]? אם לא, וחורים שחורים יכולים להתנדף, מה קורה למידע המאוחסן בהם (מכיוון ש[[מכניקת הקוונטים]] אינה מספקת תמונה של השמדת מידע)? או שהקרינה נעצרת בשלב מסוים ומשאירה שאריות של חור שחור? האם יש דרך אחרת לבדוק איכשהו את המבנה הפנימי שלהם, אם מבנה כזה [[משפט האין-שיער|קיים בכלל]]?
*[[ממד (פיזיקה)|ממדים]] נוספים: האם לטבע יש יותר מ[[תורת היחסות הכללית|ארבעה ממדים]]? ואם כן, מה גודלם? האם מימד הוא תכונה יסודית של היקום או תוצאה מתהווה של חוקים פיזיקליים אחרים? האם אנו יכולים לצפות באופן ניסיוני עדויות לממדים מרחביים גבוהים ומסובכים יותר?
*[[השערת הצנזורה הקוסמית]]: האם ישנן יכולות ייחודיות שאינן מוסתרות מאחורי [[אופק אירועים|אופק האירועים]] של [[חורים שחורים]] או [[חורים לבנים]], המכונה "[[סינגולריות כבידתית עירומה]]", הנובעות מתנאים ראשוניים מציאותיים, או שאם ניתן להוכיח גרסה כלשהי להשערת הצנזורה הקוסמית, מדוע היא בהכרח נכונה?<ref>{{Cite news|last=Joshi|first=Pankaj S.|title=Do Naked Singularities Break the Rules of Physics?|work=[[Scientific American]]|date=January 2009|url=http://www.sciam.com/article.cfm?id=naked-singularities|access-date=2020-04-14|archive-date=2012-05-25|archive-url=https://archive.today/20120525044855/http://www.sciam.com/article.cfm?id=naked-singularities|url-status=dead}}</ref>
*[[עקרון המקומיות]]: האם יש תופעות לא מקומיות בפיזיקה הקוונטית?<ref>{{Cite journal|title=The Two Bell's Theorems of John Bell|last=Wiseman|first=Howard|date=2014|journal=Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical|issue=42|doi=10.1088/1751-8113/47/42/424001|volume=47|pages=424001|language=en|arxiv=1402.0351|bibcode=2014JPhA...47P4001W|issn=1751-8121|author-link=Howard M. Wiseman}}</ref><ref>{{Cite journal|url=|title=An introduction to QBism with an application to the locality of quantum mechanics|last=Fuchs|first=Christopher A.|last2=Mermin|first2=N. David|date=2014|journal=[[American Journal of Physics]]|issue=8|doi=10.1119/1.4874855|volume=82|pages=749|arxiv=1311.5253|bibcode=2014AmJPh..82..749F|last3=Schack|first3=Rüdiger|author-link2=N. David Mermin}}</ref> אם הן קיימות, האם תופעות לא מקומיות מוגבלות [[שזירה קוונטית|להסתבכות]] שנחשפה בהפרת [[משפט בל]], או שמא מידע וכמויות שמורות יכול לנוע גם באופן לא מקומי? באילו נסיבות נצפות תופעות לא מקומיות? מה מרמז על קיומן או היעדרן של תופעות לא מקומיות על המבנה היסודי של [[מרחב-זמן|מרחב הזמן]]? כיצד זה מבהיר את הפרשנות הנכונה לאופי היסודי של פיזיקת הקוונטים?
{{ש}}
{{עץ משפחה/התחלה}}
{{עץ משפחה| | | | |TOE| | TOE=[[התאוריה של הכל]]}}
{{עץ משפחה| | | | | |!| | }}
{{עץ משפחה| | | | |QG| | QG=[[כבידה קוונטית]] }}
{{עץ משפחה| | | | | |!| | }}
{{עץ משפחה| |REL|-|^|-|GUT| | REL=[[יחסות כללית]] | GUT=[[כוח אלקטרו-גרעיני]]}}
{{עץ משפחה| | |!| | | | | |!| | }}
{{עץ משפחה| |SMC| | | |SMP| SMC=[[קוסמולוגיה|המודל הסטנדרטי של הקוסמולוגיה]] | SMP=[[המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים]]}}
{{עץ משפחה| | | | | | | | |!| | }}
{{עץ משפחה| | | | |QCD|-|^|-|-|EWT| | QCD=[[הכוח הגרעיני החזק]] | EWT='''הכוח האלקטרו-חלש'''}}
{{עץ משפחה| | | | | | | | | | | | |!| | }}
{{עץ משפחה| | | | | | | | |WNF|-|^|-|EMF||WNF=[[הכוח הגרעיני החלש]]|EMF=[[הכוח האלקטרומגנטי]]}}
{{עץ משפחה| | | | | | | | | | | | | | | |!| | | | | | }}
{{עץ משפחה| | | | | | | | | | | |EF|-|^|-|MF| |EF=[[חשמל]]|MF=[[מגנטיות]] }}
{{עץ משפחה/סוף}}

== [[פיזיקה אנרגטית גבוהה]] ו[[פיזיקת חלקיקים]] ==
* בעיית ה[[היררכיה]]: מדוע [[כוח הכבידה]] הוא כוח כה חלש? הוא משפיע על חלקיקים בעלי מסה של 10 <sup>19</sup>[[אלקטרון וולט|GeV]] ומעלה [[מסת פלאנק|בסולם פלאנק]], הרבה מעל הסולם המקסימלי (100 GeV, סולם האנרגיה השולט בפיזיקה אנרגטית נמוכה). מדוע הסולמות הללו כל כך שונים זה מזה? מה מונע מ[[בוזון היגס]] [[רנורמליזציה|תיקונים קוונטיים]], המאפשרים את איחוד הסולמות?
*[[חלקיק פלאנק]]: מסת פלאנק ממלאת תפקיד חשוב בחלקים מה[[פיזיקה קוונטית|פיזיקה הקוונטית]]. סדרה של חוקרים הציעו את קיומו של [[חלקיק יסודי]] עם מסה שווה או קרובה לזו של מסת פלנק. מסת הפלאנק היא עצומה לעומת כל חלקיק שהתגלה. לא ניתן לגלות את קיומו של חלקיק זה בעזרת הטכנולוגיה הנוכחית. בעיה זו קשורה בעקיפין לבעיית ההיררכיה.
*[[מונופול מגנטי]]: האם חלקיקים הנושאים "מטען מגנטי" היו בתקופה מסוימת בעבר באנרגיה גבוהה יותר? אם כן, מדוע היא השתנתה?<ref>[[Paul Dirac|Dirac, Paul]], "[http://users.physik.fu-berlin.de/~kleinert/files/dirac1931.pdf Quantised Singularities in the Electromagnetic Field]". ''[[Proceedings of the Royal Society]]'' '''A 133''', 60 (1931).</ref>
*[[חידת חיי הנייטרון]]: אמנם אורך חיי ה[[נייטרון]] נחקר מזה עשרות שנים, אך כיום קיים חוסר ודאות לגבי ערכו המדויק, בשל תוצאות שונות משתי שיטות ניסוי.<ref>{{Cite web|url=https://www.quantamagazine.org/neutron-lifetime-puzzle-deepens-but-no-dark-matter-seen-20180213/|title=Neutron Lifetime Puzzle Deepens, but No Dark Matter Seen|last=Wolchover|first=Natalie|date=13 February 2018|website=[[Quanta Magazine]]|accessdate=31 July 2018|quote=When physicists strip neutrons from atomic nuclei, put them in a bottle, then count how many remain there after some time, they infer that neutrons radioactively decay in 14 minutes and 39 seconds, on average. But when other physicists generate beams of neutrons and tally the emerging protons — the particles that free neutrons decay into — they peg the average neutron lifetime at around 14 minutes and 48 seconds. The discrepancy between the “bottle” and “beam” measurements has persisted since both methods of gauging the neutron’s longevity began yielding results in the 1990s. At first, all the measurements were so imprecise that nobody worried. Gradually, though, both methods have improved, and still they disagree.}}</ref>
* יציבות ה[[פרוטון]] ומשבר ה[[ספין (פיזיקה)|ספין]]: האם הפרוטון יציב ביסודו, או שהוא דועך עם משך חיים מוגדר כפי שחזו כמה תאוריות של ה[[מודל הסטנדרטי]]?<ref name="li-proton2011">{{Cite journal|title=Elements of F-ast Proton Decay|last=Li|first=Tianjun|last2=Dimitri V. Nanopoulos|journal=Nuclear Physics B|issue=1|doi=10.1016/j.nuclphysb.2010.12.014|year=2011|volume=846|pages=43–99|arxiv=1003.2570|bibcode=2011NuPhB.846...43L|last3=Joel W. Walker}}</ref> איך ה[[קווארקים]] וה[[גלואונים]] קובעים את ספין הפרוטון?<ref name="hansson2010">{{Cite journal|url=http://www.ptep-online.com/index_files/2010/PP-22-08.PDF|title=The "Proton Spin Crisis" — a Quantum Query|last=Hansson|first=Johan|journal=Progress in Physics|year=2010|volume=3|access-date=14 April 2012|archive-url=https://web.archive.org/web/20120504134027/http://www.ptep-online.com/index_files/2010/PP-22-08.PDF|archive-date=4 May 2012}}</ref>
*[[סופר-סימטריה]]: האם ה[[מרחב-זמן|מרחב]] הוא סופר-סימטרי? אם כן, כיצד ניתן לשבור את סימטריה זו, אם בכלל? האם הסופר-סימטריה מייצבת את הסולם ומונעת תיקונים קוונטיים גבוהים? האם [[שותף-על|חלקיקי הסופר-סימטריה]] כוללים חלקיקים של [[חומר אפל]]?
* בעיית ה[[דור (פיזיקת חלקיקים)|דורות]]: מדוע יש שלושה דורות של [[קווארק]]ים [[לפטון|ולפטונים]]? האם יש תאוריה שיכולה להסביר את המוני הקווארקים והלפטונים המסודרים בדרך מסוימת בדורות מסוימים מעקרונות ראשונים ([[תורת יוקאווה|תאוריית יוקאווה]])?<ref name="BlumhoferHutter1997">{{Cite journal|title=Family Structure from Periodic Solutions of an Improved Gap Equation|last=A. Blumhofer|last2=M. Hutter|journal=Nuclear Physics|issue=1|doi=10.1016/S0550-3213(96)00644-X|year=1997|volume=B484|pages=80–96|bibcode=1997NuPhB.484...80B}}</ref> ואם כן, מדוע העולם היומיומי מורכב רק מחלקיקי הדור הראשון, וכל חלקיקי הדור השני והשלישי היו קיימים רק ביקום הקדום אחרי [[המפץ הגדול]]. כיום הם קיימים רק ב[[קרינה קוסמית]] או מיוצרים במעבדות כדוגמת אלו שב-[[CERN]]. לא ידועה מהי הסיבה לכך.
* מסת ה[[נייטרינו]]: מהי מסת הנייטרינו? אם הם עוקבים אחר הסטטיסטיקה של [[התפלגות פרמי-דיראק|דיראק]] או מיוראנה? האם ההיררכיה ההמונית תקינה או הפוכה? האם השלב המפר את הסטטיסטיקה שווה ל־0?<ref name="ino-tifr">{{Cite web|title=India-based Neutrino Observatory (INO)|url=http://www.ino.tifr.res.in/ino/|publisher=Tata Institute of Fundamental Research|accessdate=14 April 2012}}</ref><ref>{{Cite journal|url=http://pdg.lbl.gov/2011/reviews/contents_sports.html|title=2011 Review of Particle Physics|last=Nakamura (Particle Data Group)|first=K|journal=J. Phys. G|issue=7A|doi=10.1088/0954-3899/37/7A/075021|year=2010|volume=37|page=075021|bibcode=2010JPhG...37g5021N
|display-authors=etal}}</ref>
*[[חידת רדיוס הפרוטון]] {{אנ|Proton radius puzzle}}: המודל הסטנדרטי חוזה גודל מסוים לפרוטון (0.8768 פמטומטרים - פמטומטר אחד שווה ל-10<sup>−15</sup> מטרים), אבל ניסויים שנעשו בשנים 2010 ו-2013 עם ספקטרוסקופיית לייזר בעזרת [[מיואון|מיואונים]] נתנו גודל אחר - 0.842±0.001 פמטומטרים, חמש [[סטיית תקן|סטיות תקן]] (5σ) מהגודל שנמדד עד אז. מהו גודלו האמיתי של הפרוטון?
*[[פנטאקווארק]] ו[[הדרון אקזוטי|הדרונים אקזוטיים]] אחרים: כמה שילובים של [[קווארקים]] אפשריים? ואם כן, כיצד ניתן לשלב אותם? מדוע קשה היה לגלות את הפנטקווארקים כל כך?<ref name="NewScientist2003">{{Cite web|last=H. Muir|date=2 July 2003|title=Pentaquark discovery confounds sceptics|url=https://www.newscientist.com/article/dn3903-pentaquark-discovery-confounds-sceptics.html|website=[[New Scientist]]|accessdate=8 January 2010}}</ref> האם מדובר במערכת קשורה בחוזקה של חמישה [[חלקיקים יסודיים]]?<ref name="NewScientist2015">{{Cite web|last=G. Amit|date=14 July 2015|title=Pentaquark discovery at LHC shows long-sought new form of matter|url=https://www.newscientist.com/article/dn27892-pentaquark-discovery-at-lhc-shows-long-sought-new-form-of-matter/|website=[[New Scientist]]|accessdate=14 July 2015}}</ref>

== [[אסטרונומיה]] ו[[אסטרופיזיקה]] ==
{{הפניה לערך מורחב|בעיות פתוחות באסטרונומיה}}
* [[קובץ:GalacticRotation2.svg|שמאל|מסגרת| עקומת הסיבוב של גלקסיה ספירלית טיפוסית: בתכנון ('''A''') ובמציאות ('''B'''). האם ניתן לייחס את ההפרש בין שתי העקומות לחומר אפל?]]שדה השמש: כיצד מייצרת השמש את השדה המגנטי ההפוך שלה מדי פעם בקנה מידה גדול? כיצד מייצרים כוכבים דמויי שמש אחרים את השדות המגנטיים שלהם, ומה הדמיון והשוני בין מחזורי פעילות הכוכבים לזו של השמש?<ref>{{Cite journal|title=Grand Challenges in the Physics of the Sun and Sun-like Stars|last=Michael J. Thompson|journal=Frontiers in Astronomy and Space Sciences|doi=10.3389/fspas.2014.00001|year=2014|volume=1|pages=1|arxiv=1406.4228|bibcode=2014FrASS...1....1T}}</ref> מה גרם ל[[המינימום של מאונדר|מינימום של מאונדר]] להתערב בכך, ואיך מחזור השמש מתאושש מהמצב המינימלי?
* [[עטרה (שמש)|בעיית חימום העטרה]]: מדוע העטרה (האטמוספירה) של השמש חמה יותר משטח השמש עצמו? מדוע אפקט החיבור המגנטי כולל [[סדר גודל|סדרי גודל]] רבים מהירים יותר מהצפוי, המוצגים על ידי דגמים סטנדרטיים?
* סילון: מדוע רק [[דיסקיות ספיחות]] מסוימות המקיפות [[גרם שמיים|גרמי שמיים]] מסוימים פולטים סילונים יחסיים לאורך הצירים הקוטביים שלהם?<ref>{{cite journal|last1=Ben-Amots|first1=N.|year=2019|title=How quasars with thick accretion disk eject relativistic jets|journal=Journal of Physics: Conference Series|volume=1239|pages=012012|doi=10.1088/1742-6596/1239/1/012012}}</ref> מדוע ישנם תנודות מעין-תקופתיות בדיסקיות ספיחות רבות?<ref>{{Cite journal|title=Discovery of X-Ray Quasi-periodic Oscillations from an Ultraluminous X-Ray Source in M82: Evidence against Beaming|last=Strohmayer|first=Tod E.|last2=Mushotzky, Richard F.|date=20 March 2003|journal=The Astrophysical Journal|issue=1|doi=10.1086/374732|volume=586|pages=L61–L64|arxiv=astro-ph/0303665|bibcode=2003ApJ...586L..61S}}</ref> מדוע תקופת התנודות הללו מתרחשת כהיפוך של מסת האובייקט המרכזי?<ref>{{Cite journal|url=http://159.226.72.19/share/reference/x-raybinary/Titarchuk-Fiorito04.pdf|title=Spectral Index and Quasi‐Periodic Oscillation Frequency Correlation in Black Hole Sources: Observational Evidence of Two Phases and Phase Transition in Black Holes|last=Titarchuk|first=Lev|last2=Fiorito, Ralph|date=10 September 2004|journal=The Astrophysical Journal|issue=2|doi=10.1086/422573|volume=612|pages=988–999|arxiv=astro-ph/0405360|bibcode=2004ApJ...612..988T|access-date=25 January 2013|archive-url=https://web.archive.org/web/20140203131257/http://159.226.72.19/share/reference/x-raybinary/Titarchuk-Fiorito04.pdf|archive-date=3 February 2014}}</ref> מדוע ישנם לפעמים גוון יתר, ומדוע אלה מופיעים ביחס תדרים שונה בעצמים שונים?<ref>{{Cite journal|title=An Attempt to Describe Frequency Correlations among kHz QPOs and HBOs by Two-Armed Nearly Vertical Oscillations|last=Shoji Kato|journal=Publications of the Astronomical Society of Japan|issue=3|doi=10.1093/pasj/64.3.62|year=2012|volume=64|pages=62|arxiv=1202.0121|bibcode=2012PASJ...64...62K}}</ref>
* להקות כוכביות מפוזרות: מי הוא האחראי למספר קווי הקליטה הבין-כוכביים המתגלים ב[[הספקטרום האלקטרומגנטי|ספקטרום האלקטרומגנטי]]? האם הם מולקולריים במקורם, ואם כן אילו [[מולקולה|מולקולות]] אחראיות להן? כיצד הם נוצרים?
* [[חור שחור על-מסיבי|חורים שחורים על-מסיביים]]: מה היחס והקשר בין מסת החור השחור העל-מסיבי למהירות פיזור החומר שלו ב[[חלל]]?<ref>{{Cite journal|title=A Fundamental Relation between Supermassive Black Holes and their Host Galaxies|last=Ferrarese|first=Laura|last2=Merritt|first2=David|journal=The Astrophysical Journal|issue=1|doi=10.1086/312838|year=2000|volume=539|pages=L9–L12|arxiv=astro-ph/0006053|bibcode=2000ApJ...539L...9F|author-link2=David Merritt}}</ref> כיצד הגדילו [[קוואזר|הקוואזרים]] הרחוקים ביותר את החורים השחורים העל-מסיביים שלהם עד 10<sup>10</sup> שמשות כל כך מוקדם בתולדות היקום?
* [[חגורת קויפר|צוק קויפר]]: מדוע מספר העצמים בחגורת קויפר של [[מערכת השמש]] נושר במהירות ובאופן בלתי צפוי מעבר לרדיוס של 50 יחידות אסטרונומיות?
* אנומליה של פליבי: מדוע האנרגיה הנצפית של לוויינים [[מקלעת כבידתית|המעופפים על ידי גופים פלנטריים]] שונה לפעמים בכמות של דקה מהערך שחזה התאוריה?
* בעיית סיבוב הגלקסיה: האם [[חומר אפל]] אחראי להבדלים במהירות שנצפתה ותאורטית של כוכבים המסתובבים במרכז הגלקסיות, או שזה משהו אחר?
* [[סופרנובה|סופרנובות]]: מהו המנגנון המדויק של הפיכת כוכב גוסס לפיצוץ?<ref>{{cite journal|last1=Ben-Amots|first1=N.|year=2015|title=Energy accumulation in relativistic sub-Bohr orbitals, Franklin’s relativistic rotation of quarks and gravitational field bounceback as processes relevant to explosion of supernovae|journal=Journal of Physics: Conference Series|volume=615|pages=012012|doi=10.1088/1742-6596/615/1/012012}}</ref>
* גרעינים p: איזה תהליך אסטרופיסי אחראי על [[נוקליאוסינתזה|הגרעין]] של [[איזוטופ|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}}
* קצב הסיבוב של [[שבתאי]]: מדוע המגנטוספרה של סטורן מציגה תקופתיות (המשתנה לאט) קרוב לזו בה מסתובבים ענני כדור הארץ? מה קצב הסיבוב האמיתי של פנים העמוק של שבתאי?<ref>{{Cite web|date=28 June 2004|title=Scientists Find That Saturn's Rotation Period is a Puzzle|url=https://web.archive.org/web/20110829082445/http://www.nasa.gov/mission_pages/cassini/media/cassini-062804.html|publisher=NASA|accessdate=22 March 2007}}</ref><ref>Helled, R., Galanti, E., Kaspi, E., Saturn’s fast spin determined from its gravitational field and oblateness. [[Nature]] and [[arXiv]], 2015 https://arxiv.org/pdf/1504.02561.pdf
</ref>[[קובץ:FQHE_Hall.png|שמאל|ממוזער|300x300 פיקסלים| ההתנגדות המגנטית ב־ <math> u=8/5</math> (שבריר חלקי מצב הול).]]
* מוצא [[מגנטר|שדה מגנטי מגנטר]]: מהו מקורם של מגנטר שדה מגנטי?
* 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>
* בעיית הליתיום: מדוע קיים אי-התאמה בין כמות הליתיום -7 שצפויה להיווצר ב[[סינתזה גרעינית קדמונית|נוקלאוזינתזה של המפץ הגדול]] לבין הכמות שנצפתה בכוכבים ישנים מאוד?<ref>{{Cite journal|title=The Primordial Lithium Problem|last=Fields|first=Brian D.|journal=Annual Review of Nuclear and Particle Science|issue=2011|doi=10.1146/annurev-nucl-102010-130445|year=2012|volume=61|pages=47–68|arxiv=1203.3551|bibcode=2011ARNPS..61...47F}}</ref>
* מקורות רנטגן אולטרה- לומינאיים (ULX): מה מזין מקורות רנטגן שאינם קשורים [[גרעין גלקטי פעיל|לגרעינים גלקטיים פעילים]] אך חורגים מ[[בהירות אדינגטון]] של [[כוכב נייטרונים]] או [[חור שחור כוכבי]]? האם הם נובעים [[חור שחור בינוני|מחורים שחורים בעלי מסה בינונית]]? חלק מה-ULX הם תקופתיים, המצביעים על פליטה לא איזוטרופית מכוכב נייטרונים. האם זה חל על כל ה-ULX? כיצד יכולה מערכת כזו להיווצר ולהישאר יציבה?
* [[פרץ קרינת רדיו מהיר]] (FRB): מה גורם לפולסי הרדיו החולפים הללו מגלקסיות רחוקות, הנמשכים רק כמה אלפיות השנייה? מדוע FRBs חוזרים על עצמם בפרקי זמן בלתי צפויים, אך רובם אינם עושים זאת? הוצעו עשרות דגמים, אך אף אחד מהם לא התקבל באופן נרחב.<ref>{{Cite journal|title=A living theory catalogue for fast radio bursts|last=Platts|first=E.|last2=Weltman|first2=A.|journal=Physics Reports|doi=10.1016/j.physrep.2019.06.003|year=2019|volume=821|pages=1–27|arxiv=1810.05836|bibcode=2019PhR...821....1P|last3=Walters|first3=A.|last4=Tendulkar|first4=S.P.|last5=Gordin|first5=J.E.B.|last6=Kandhai|first6=S.}}</ref>

== [[פיזיקה גרעינית]] ==
*[[קובץ:Island-of-Stability.png|שמאל|ממוזער|230x230 פיקסלים| [[אי של יציבות]] – חיזוי של כמות ה[[פרוטון|פרוטונים]] לעומת כמות ה[[נייטרון|נייטרונים]] בגרעיני [[יסוד טרנס-אורני|יסודות טרנס-אורניים]].]][[כרומודינמיקה קוונטית]]: מהן ההשפעות של חומר עם [[הכוח הגרעיני]] ואילו תפקידים הם ממלאים בהתפתחות [[היקום]]? מה מנבא הכרומודינמיקה הקוונטית לתכונות של חומר אינטראקציה חזקה? מה קובע את מאפייני המפתח של התאוריה, ומה הקשר שלהם לאופי ה[[כבידה]] ול[[מרחב-זמן]]? האם קיימים [[כדור גלואונים|כדורי גלואונים]]?
* [[אסטרופיזיקה]] [[גרעין האטום|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 פרוטונים 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}}
* [[אמורפיות|מוצקים אמורפיים]]: מהו טיב [[טמפרטורת מעבר זכוכיתי|טמפרטורת המעבר הזכוכיתי]] בין נוזל או מוצק רגיל לשלב מזוגג? מהם התהליכים הפיזיים שמניבים את המאפיינים הכלליים של משקפיים ומעבר לזכוכית? <ref>{{Cite news|url=https://www.nytimes.com/2008/07/29/science/29glass.html|title=The Nature of Glass Remains Anything but Clear|work=[[הניו יורק טיימס]]|date=29 July 2008|last=Kenneth Chang}}</ref><ref>{{Cite journal|title=Through the Glass Lightly|last=P.W. Anderson|journal=[[Science (journal)|Science]]|issue=5204|doi=10.1126/science.267.5204.1615-e|year=1995|volume=267|pages=1615–1616|pmid=17808155|quote=The deepest and most interesting unsolved problem in solid state theory is probably the theory of the nature of glass and the glass transition.|author-link=Philip Warren Anderson}}</ref>[[קובץ:BI2223-piece3_001.jpg|שמאל|ממוזער|150x150 פיקסלים| דגימה של מוליך קופרט מיוחד (BSCCO). המנגנון למוליכות העל של חומרים אלה אינו ידוע.]]
* 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>
* סונולומינצנטיות: מה גורם לפליטה של פרצי אור קצרים מבועות קורסות בנוזל בזמן עירור מקול?<ref>{{Cite journal|url=https://www.semanticscholar.org/paper/f4e9243ae8e3ab0b58a2d0fde16bf33bc7ccf81b|title=Water vapour, sonoluminescence and sonochemistry|last=Storey|first=B. D.|last2=Szeri|first2=A. J.|date=8 July 2000|journal=[[Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences]]|issue=1999|doi=10.1098/rspa.2000.0582|volume=456|pages=1685–1709|bibcode=2000RSPSA.456.1685D}}</ref><ref>{{Cite journal|url=https://www.semanticscholar.org/paper/d334a118376ca391e24c8d3bc6d4c4355224657c|title=A Model of Sonoluminescence|last=Wu|first=C. C.|last2=Roberts|first2=P. H.|date=9 May 1994|journal=[[Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences]]|issue=1924|doi=10.1098/rspa.1994.0064|volume=445|pages=323–349|bibcode=1994RSPSA.445..323W}}</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>
*[[נקודה קוונטית|נקודות קוונטיות]]: מהי הסיבה של התלות בגודל האנרגיה של [[בליעה (קרינה אלקטרומגנטית)|הבליעה]] הנמוכה ביותר של נקודות קוונטיות?<ref name="norris-electronic">{{Cite book|title=Electronic Structure in Semiconductors Nanocrystals: Optical Experiment (in ''Semiconductor and Metal Nanocrystals: Synthesis and Electronic and Optical Properties'')|last=Norris|first=David J.|publisher=CRC Press|year=2003|isbn=978-0-203-91326-0|editor-last=Klimov|editor-first=Victor|page=97|chapter=The Problem Swept Under the Rug|chapter-url=https://books.google.com/books?id=sarqqnaw-7oC&lpg=PP1&pg=PA97#v=onepage&q&f=false}}</ref>

==[[ביופיזיקה]]==
*[[זיכרון]]: כיצד מאוחסן זיכרון לטווח ארוך על מצע [[ביולוגיה|ביולוגי]] שעובר תחלופה מתמדת?
* הרכב [[מערכת החיסון]]: מהם התכונות הכמותיות של תגובות החיסון? מהם אבני הבניין הבסיסיות של רשתות מערכת החיסון?
*[[חישה מגנטית]]: כיצד [[בעלי חיים]] (למשל [[עופות]] [[נדידת עופות|נודדים]]) חשים ב[[השדה המגנטי של כדור הארץ|שדה המגנטי של כדור הארץ]] לצורך [[ניווט]]?

== הערות שוליים ==
{{הערות שוליים|יישור=שמאל}}

[[קטגוריה:בעיות פתוחות בפיזיקה|*]]
[[קטגוריה:פיזיקה]]
[[קטגוריה:תורת היחסות הכללית]]
[[קטגוריה:חלקיקים חזויים]]
[[קטגוריה:כבידה קוונטית]]