Probleme nerezolvate în fizica clasică

Fizica nucleară

(„Insula de stabilitate” în diagrama numărulului de protoni vs. neutroni pentru nucleele grele.)

Cromodinamica cuantică:

Care sunt fazele unei materii care interacționează puternic și ce roluri joacă în evoluția cosmosului?
Care este structura partonică detaliată a nucleonilor?
Ce presupune cromodinamica cuantică pentru proprietățile substanțelor care interacționează puternic?
Ce determină caracteristicile cheie ale cromodinamicii cuantice și care este relația lor cu natura gravitației și spațiului?
Există bule de gluoni?
Gluonii dobândesc masă dinamică, în ciuda faptului că au o masă de repaus zero, în interiorul hadronilor?
Cromodinamica cuantică încalcă simetria CP?
Se saturează gluonii atunci când numărul lor ocupat este mare?
Formează gluonii un sistem dens numit Condensat de sticlă de culoare?
Care sunt semnăturile și dovezile pentru ecuațiile de evoluție Balitsky-Fadin-Kuarev-Lipatov, Balitsky-Kovchegov, Catani-Ciafaloni-Fiorani-Marchesini?

Nucleul și astrofizica nucleară:

Care este natura forței nucleare care leagă protonii și neutronii în nuclee stabile și izotopii rari?
Care este natura excitațiilor exotice în nuclee la frontierele stabilității și rolul lor în procese stelare?
Care este natura stelelor neutronice și a materiei nucleare dense?
Care este originea elementelor din cosmos?
Care sunt reacțiile nucleare care conduc stelele și exploziile stelare?

Fizica atomică, moleculară și optică

Controversa Abraham-Minkowski:

Care este impulsul de lumină în mediul optic?

Condensarea Bose-Einstein:

Cum demonstrăm riguros existența condensatelor Bose-Einstein pentru sistemele cu interacțiune generală?

Mecanica clasică

Traiectorii singulare în problema newtoniană pentru N-corpuri:

Setul de condiții inițiale pentru care particulele care suferă coliziuni apropiate câștigă viteză infinită în timp finit, are măsura zero? Acest lucru este cunoscut atunci când N ≤ 4, dar întrebarea rămâne deschisă pentru N mai mare.

Fizica materiei condensate

(Un eșantion de supraconductor din cupru (în mod specic BSCCO). Mecanismul de supraconductivitate a acestor materiale este necunoscut.)

Supraconductoare la temperaturi ridicate:

Care este mecanismul care determină anumite materiale să prezinte supraconductivitate la temperaturi mult mai mari decât în jur de 25 kelvin?
Este posibil să se facă un material care să fie supraconductor la temperatura camerei?

Solide amorfe:

Care este natura tranziției sticloase între un lichid sau un solid regulat și o fază sticloasă?
Care sunt procesele fizice care dau naștere la proprietățile generale ale sticlelor și tranziției sticloase?

Emisia de electroni criogenici:

De ce scade emisia de electroni în absența luminii, pe măsură ce temperatura fotomultiplicatorului scade?

Sonoluminescența:

Ce cauzează emiterea scurgerilor scurte de lumină de la bulele implodate într-un lichid când sunt excitate de sunet?

Turbulența:

Este posibil să se facă un model teoretic pentru a descrie statisticile unui flux turbulent (în special structurile sale interne)?
De asemenea, în ce condiții există soluții netede pentru ecuațiile Navier-Stokes? Această problemă este, de asemenea, enumerată ca una dintre Premiile Mileniului în matematică.

Turbulența Alfvénic:

În vântul solar și turbulența în erupțiile solare, ejecțiile de masă coronară și subfurtunile magnetosferice sunt probleme majore nesoluționate în fizica plasmei spațiului.

Ordinea topologică:

Este ordinea topologică stabilă la o temperatură diferită de zero?
În mod echivalent, este posibilă existența unei memorii cuantice autocorecționale tridimensionale?

Efectul fracțional Hall:

Ce mecanism explică existența stării u = 5/2 în efectul Hall cuantic fracțional?
Descrie el quasiparticulele cu statistici fracționale non-abeliene?

(Magnetorezistență într-o stare cuantică fracțională cu fracțiunea u = 8/5.)

Cristale lichide:

Este posibil ca tranziția fazei nematice la faza smectică (A) în stările cristalelor lichide să fie caracterizată ca o tranziție de fază universală?

Nanocristale semiconductori:

Care este cauza nonparabolicității dependenței de mărimea energiei pentru cea mai mică tranziție de absorbție optică a punctelor cuantice?

Whisker (metalurgie):

În dispozitivele electrice, unele suprafețe metalice pot crește spontan ”mustăți” metalice fine (whisker), ceea ce poate duce la defecțiuni ale echipamentelor. În timp ce se știe că stresul mecanic comprimat încurajează formarea mustăților, mecanismul de creștere nu a fost încă determinat.

Fizica plasmei

Fizica plasmei și puterea de fuziune:

Energia de fuziune poate furniza potențial din resurse abundente (de exemplu, hidrogen) fără tipul de deșeuri radioactive pe care energia de fisiune o produce în prezent. Cu toate acestea, gazele ionizate (plasma) pot fi închise suficient de mult și la o temperatură suficient de mare pentru a crea puterea de fuziune?
Care este originea fizică a modului H?

Ciclul solar:

Cum generează soarele câmpul său magnetic periodic inversat la scară mare?
Cum generează alte stele asemănătoare soarelui câmpurile lor magnetice și care sunt asemănările și diferențele dintre ciclurile de activitate stelare și cele ale Soarelui?
Ce a cauzat minimul Maunder și alte minime mari și cum își revine ciclul solar din starea minimă?

Problema încălzirii coronale:

De ce este corona Soarelui (stratul atmosferic) mult mai fierbinte decât suprafața Soarelui?
De ce este efectul de reconectare magnetică de mai multe ordini de mărime mai rapid decât se prevede în modelele standard?

Problema injectării:

Accelerarea Fermi este considerată a fi mecanismul primar care accelerează particulele astrofizice la energie înaltă. Cu toate acestea, nu este clar ce mecanism face ca aceste particule să aibă inițial energii suficient de mari pentru accelerarea Fermi pentru a lucra asupra lor.

Interacțiunea vântului solar cu cometele:

În 2007, nava spațială Ulysses a trecut prin coada cometei C/2006 P1 (McNaught) și a găsit rezultate surprinzătoare privind interacțiunea vântului solar cu coada.

Biofizică

Stochasticitatea și robustețea la zgomot în exprimarea genetică:

Cum guvernează genele corpul nostru, rezistând diferitelor presiuni externe și stochasticității interne? Anumite modele există pentru procesele genetice, dar suntem departe de a înțelege întreaga imagine, în special în dezvoltarea în care exprimarea genetică trebuie să fie strict reglementată.

Studiu cantitativ al sistemului imunitar: