भौतिकी में अनसुलझी समस्याओं की सूची

निम्नलिखित भौतिकी के व्यापक क्षेत्रों में समूहीकृत उल्लेखनीय अनसुलझी समस्याओं की सूची होती है।

भौतिकी में कुछ प्रमुख अनसुलझी समस्याएं सैद्धांतिक होती हैं, जिसका अर्थ यह होता है कि उपस्तिथ सिद्धांत निश्चित देखी गई घटना या प्रयोगात्मक परिणाम को समझाने में असमर्थ प्रतीत होता है। इस प्रकार अन्य प्रायोगिक हैं, जिसका अर्थ होता है कि किसी प्रस्तावित सिद्धांत का परीक्षण करने या किसी घटना के अधिक विस्तार से जांच करने के लिए प्रयोग बनाने में कठिनाई होती है।

मानक मॉडल से ऊपर भौतिकी में अभी भी कुछ प्रश्न हैं, जैसे कि शक्तिशाली सीपी समस्या, न्यूट्रिनो मास, पदार्थ-एंटीमैटर विषमता, और गहरे द्रव्य और काली ऊर्जा की प्रकृति और समस्या मानक मॉडल के क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत में ही निहित होती है - मानक मॉडल सामान्य सापेक्षता के साथ असंगत होता है, इस सीमा तक कि या दोनों सिद्धांत कुछ शर्तों के अनुसार टूट जाते हैं (उदाहरण के लिए महा विस्फोट जैसी ज्ञात अंतरिक्ष समय गुरुत्वाकर्षण विलक्षणता के अंदर) और ब्लैक होल घटना क्षितिज से ऊपर ब्लैक होल की विलक्षणता होती है।

सामान्य भौतिकी

 * प्रत्येक वस्तु सिद्धांत: क्या भौतिकी का कोई एकल, सर्वव्यापी, सुसंगत सैद्धांतिक ढांचा होता है जो ब्रह्मांड के सभी भौतिक पहलुओं को पूर्ण प्रकार से समझाता है और साथ जोड़ता है?
 * आयामहीन भौतिक स्थिरांक: वर्तमान समय में, विभिन्न आयामहीन भौतिक स्थिरांकों के मूल्यों की गणना नहीं की जा सकती है, अतः उन्हें केवल भौतिक माप द्वारा ही निर्धारित किया जा सकता है। आयामहीन भौतिक स्थिरांकों की न्यूनतम संख्या क्या होती है जिससे अन्य सभी आयामहीन भौतिक स्थिरांक प्राप्त किये जा सकते हैं? क्या आयामी भौतिक स्थिरांक बिल्कुल आवश्यक होते हैं?

क्वांटम गुरुत्व

 * क्वांटम गुरुत्व: क्या क्वांटम यांत्रिकी और सामान्य सापेक्षता को पूर्ण प्रकार से सुसंगत सिद्धांत (संभवतः क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत) के रूप में प्रयुक्त किया जा सकता है? क्या अंतरिक्ष समय मौलिक रूप से निरंतर या असतत होता है? क्या सुसंगत सिद्धांत में काल्पनिक गुरुत्वाकर्षण द्वारा मध्यस्थता वाला बल सम्मिलित होता है, या यह अंतरिक्ष समय की भिन्न संरचना का उत्पाद होता है (जैसा कि लूप क्वांटम गुरुत्वाकर्षण में)? क्या बहुत छोटे या बहुत बड़े पैमाने पर या क्वांटम गुरुत्व तंत्र से उत्पन्न होने वाली अन्य चरम परिस्थितियों में सामान्य सापेक्षता की भविष्यवाणियों से विचलन होता है?
 * ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक समस्या: क्वांटम निर्वात अवस्था के अनुमानित द्रव्यमान का ब्रह्माण्ड के विस्तार पर बहुत कम प्रभाव क्यों पड़ता है? ब्लैक होल, ब्लैक होल सूचना विरोधाभास, और ब्लैक होल विकिरण: क्या ब्लैक होल थर्मल विकिरण उत्पन्न करते हैं, जैसा कि सैद्धांतिक आधार पर अपेक्षित होता है? क्या इस विकिरण में उनकी आंतरिक संरचना के बारे में जानकारी होती है, जैसा कि गेज-गुरुत्वाकर्षण द्वंद्व द्वारा सुझाया गया है, या नहीं, जैसा कि हॉकिंग विकिरण की मूल गणना में निहित होता है? यदि नहीं, और ब्लैक होल वाष्पित हो सकते हैं, तब उनमें संग्रहीत जानकारी का क्या होता है (जिससे कि क्वांटम यांत्रिकी जानकारी के विनाश के लिए प्रदान नहीं करता है)? या क्या विकिरण ब्लैक होल के अवशेष छोड़कर किसी बिंदु पर रुक जाता है? क्या किसी प्रकार से उनकी आंतरिक संरचना की जांच करने की कोई और प्रणाली है, यदि ऐसी संरचना कोई बाल प्रमेय नहीं है?
 * ब्रह्मांडीय सेंसरशिप परिकल्पना और कालक्रम संरक्षण अनुमान: क्या घटना क्षितिज के पीछे छिपी विलक्षणताएं, जिन्हें नग्न विलक्षणताएं कहा जाता है, अतः यथार्थवादी प्रारंभिक स्थितियों से उत्पन्न हो सकती हैं, या क्या रोजर पेनरोज़ की ब्रह्मांडीय सेंसरशिप परिकल्पना के कुछ संस्करण को सिद्ध करना संभव होता है जो प्रस्तावित करता है कि यह असंभव है? इसी प्रकार, क्या सामान्य सापेक्षता के समीकरणों के कुछ समाधानों में उत्पन्न होने वाले बंद समय-समान वक्र (और जो पीछे की ओर समय यात्रा की संभावना को दर्शाते हैं) को क्वांटम गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत द्वारा अस्वीकार कर दिया जाता है जो सामान्य सापेक्षता को क्वांटम यांत्रिकी के साथ जोड़ता है, जैसा कि स्टीफन हॉकिंग के कालक्रम संरक्षण अनुमान द्वारा सुझाया गया है?
 * होलोग्राफिक सिद्धांत: क्या यह सत्य है कि क्वांटम गुरुत्व निम्न-आयामी विवरण को स्वीकार करता है जिसमें गुरुत्वाकर्षण सम्मिलित नहीं है? होलोग्राफी का अच्छी प्रकार से समझा जाने वाला उदाहरण स्ट्रिंग सिद्धांत में एडीएस/सीएफटी पत्राचार है। इसी प्रकार, क्या सिटर स्पेस द्वारा में क्वांटम गुरुत्व को डीएस/सीएफटी पत्राचार का उपयोग करके समझा जा सकता है? क्या एडीएस/सीएफटी पत्राचार को अनैतिक स्पर्शोन्मुख अंतरिक्ष समय पृष्ठभूमि के लिए गेज-गुरुत्वाकर्षण द्वंद्व के लिए व्यापक रूप से सामान्यीकृत किया जा सकता है? क्या स्ट्रिंग सिद्धांत के अतिरिक्त क्वांटम गुरुत्व के अन्य सिद्धांत हैं जो होलोग्राफिक विवरण को स्वीकार करते हैं?
 * समय की समस्या: क्वांटम यांत्रिकी में, समय मौलिक पृष्ठभूमि पैरामीटर होता है और समय का प्रवाह सार्वभौमिक और निरपेक्ष होता है। इस प्रकार सामान्य सापेक्षता में समय चार-आयामी अंतरिक्ष समय का घटक है, और समय का प्रवाह अंतरिक्ष समय की वक्रता और पर्यवेक्षक के अंतरिक्ष समय प्रक्षेपवक्र के आधार पर परिवर्तित करता है। अतः समय की इन दो अवधारणाओं में कैसे सामंजस्य बिठाया जा सकता है?

क्वांटम भौतिकी

 * यांग-मिल्स सिद्धांत: इच्छानुसार सघन स्थान गेज समरूपता को देखते हुए, क्या सीमित द्रव्यमान अंतर के साथ गैर-तुच्छ क्वांटम यांग-मिल्स सिद्धांत उपस्तिथ है? (यह समस्या गणित में मिलेनियम पुरस्कार समस्याओं में से के रूप में भी सूचीबद्ध है।)
 * क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत: (यह पिछली समस्या का सामान्यीकरण है) क्या गणितीय रूप से कठोर तरीके से, 4-आयामी अंतरिक्ष समय में क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत का निर्माण संभव है जिसमें इंटरैक्शन सम्मिलित है और पर्टर्बेशन सिद्धांत (क्वांटम यांत्रिकी) का सहारा नहीं लिया जाता है। ?
 * क्वांटम मन: क्या क्वांटम यांत्रिक घटनाएं, जैसे क्वांटम उलझाव और क्वांटम सुपरइम्पोज़िशन, मस्तिष्क के कार्य में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं और क्या यह चेतना के महत्वपूर्ण पहलुओं की व्याख्या कर सकती है?

ब्रह्मांड विज्ञान और सामान्य सापेक्षता

 * बुराई की धुरी (ब्रह्मांड विज्ञान): 13 अरब प्रकाश वर्ष से अधिक की दूरी पर माइक्रोवेव आकाश की कुछ बड़ी विशेषताएं सौर मंडल की गति और अभिविन्यास दोनों के साथ संरेखित प्रतीत होती हैं। क्या यह प्रसंस्करण में व्यवस्थित त्रुटियों, स्थानीय प्रभावों द्वारा परिणामों के दूषित होने या कोपर्निकन सिद्धांत के अस्पष्ट उल्लंघन के कारण है?
 * सुव्यवस्थित ब्रह्मांड: कार्बन-आधारित जीवन का समर्थन करने के लिए मूलभूत भौतिक स्थिरांक के मान संकीर्ण सीमा में हैं। क्या ऐसा इसलिए है जिससे कि विभिन्न स्थिरांकों के साथ मल्टीवर्स उपस्तिथ है, या क्या हमारे ब्रह्मांड के स्थिरांक संयोग, या किसी अन्य कारक या प्रक्रिया का परिणाम हैं? (मानवमौलिक  सिद्धांत भी देखें।)
 * ब्रह्मांडीय मुद्रास्फीति: क्या प्रारंभिक ब्रह्मांड में ब्रह्मांडीय मुद्रास्फीति का सिद्धांत सही है, और यदि हां, तब इस युग का विवरण क्या है? काल्पनिक क्या है inflaton [sic] अदिश क्षेत्र जिसने इस ब्रह्मांडीय मुद्रास्फीति को जन्म दिया? यदि मुद्रास्फीति बिंदु पर हुई, तब क्या यह अराजक मुद्रास्फीति है। क्वांटम-मैकेनिकल उतार-चढ़ाव की मुद्रास्फीति के माध्यम से आत्मनिर्भर है, और इस प्रकार किसी अत्यंत दूर स्थान पर चल रही है?
 * क्षितिज समस्या: दूर का ब्रह्मांड इतना सजातीय क्यों है जबकि बिग बैंग सिद्धांत रात के आकाश की तुलना में बड़े मापने योग्य एनिसोट्रॉपिक की भविष्यवाणी करता है? ब्रह्माण्ड संबंधी मुद्रास्फीति (ब्रह्मांड विज्ञान) को सामान्यतः समाधान के रूप में स्वीकार किया जाता है, किन्तु क्या प्रकाश की परिवर्तनीय गति जैसे अन्य संभावित स्पष्टीकरण अधिक उपयुक्त हैं? * क्यों नहीं किंतु कुछ नहीं से कुछ तब है? और ब्रह्मांड का अंतिम भाग्य: बिग बैंग पूर्व-बिग बैंग ब्रह्मांड विज्ञान|किसी भी चीज़ के अस्तित्व के लिए परिस्थितियाँ कैसे उत्पन्न हुईं? क्या ब्रह्माण्ड बड़ी रुकावट, बड़ी दरार, बड़ी कमी या बड़े उछाल की ओर बढ़ रहा है? या यह असीम रूप से आवर्ती चक्रीय मॉडल का हिस्सा है?
 * ब्रह्मांड#आकार और क्षेत्र: अवलोकन योग्य ब्रह्मांड का व्यास लगभग 93 अरब प्रकाश वर्ष है, किन्तु पूरे ब्रह्मांड का आकार क्या है?
 * बैरियन असममिति: अवलोकन योग्य ब्रह्मांड में anti[[matter ]] की तुलना में कहीं अधिक पदार्थ क्यों है? (न्यूट्रिनो-एंटीन्यूट्रिनो दोलनों में स्पष्ट विषमता के कारण इसे हल किया जा सकता है।)
 * ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत: क्या ब्रह्मांड बड़े पैमाने पर सजातीय और आइसोट्रोपिक है, जैसा कि ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत द्वारा प्रामाणित किया गया है और लैम्ब्डा-सीडीएम मॉडल के वर्तमान संस्करण सहित फ्रीडमैन-लेमेत्रे-रॉबर्टसन-वॉकर मीट्रिक का उपयोग करने वाले सभी मॉडलों द्वारा माना जाता है। मॉडल, या ब्रह्माण्ड अमानवीय ब्रह्माण्ड विज्ञान या अनिसोट्रोपिक है? क्या सीएमबी द्विध्रुव विशुद्ध रूप से गतिक है, या क्या यह ब्रह्मांड की अनिसोट्रॉपी का संकेत देता है, जिसके परिणामस्वरूप एफएलआरडब्ल्यू मीट्रिक और ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत टूट जाता है? क्या हबल तनाव इस बात का प्रमाण है कि ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत झूठा है? यदि  ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत सही हो, क्या फ्रीडमैन-लेमैत्रे-रॉबर्टसन-वॉकर मीट्रिक हमारे ब्रह्मांड के लिए उपयोग करने के लिए सही मीट्रिक है? क्या अवलोकनों की व्याख्या सामान्यतः ब्रह्माण्ड के तेजी से बढ़ते विस्तार के रूप में की जाती है, या इसकी सही व्याख्या की जाती है, या इसके अतिरिक्त वह इस बात का प्रमाण हैं कि ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत गलत है?
 * कोपर्निकन सिद्धांत: क्या पृथ्वी से किए गए ब्रह्माण्ड संबंधी अवलोकन ब्रह्मांड में औसत स्थिति से किए गए अवलोकनों के प्रतिनिधि हैं?
 * ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक समस्या ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक समस्या: निर्वात की शून्य-बिंदु ऊर्जा बड़े ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक का कारण क्यों नहीं बनती? इसे क्या रद्द करता है?

*डार्क मैटर: डार्क मैटर की पहचान क्या है? क्या यह प्राथमिक कण है? यदि हां, तब क्या यह अशक्त रूप से परस्पर क्रिया करने वाले बड़े कण, अक्षतंतु, सबसे हल्का सुपरपार्टनर (एलएसपी), या कोई अन्य कण है? या, क्या गैलेक्सी घूर्णन वक्र किसी पदार्थ के किसी रूप की ओर नहीं किंतु वास्तव में गुरुत्वाकर्षण के संशोधित मॉडल की ओर संकेत करता है?
 * डार्क एनर्जी: ब्रह्मांड (डी सिटर ब्रह्मांड) के तेजी से बढ़ते विस्तार का कारण क्या है? क्या अवलोकनों को ब्रह्मांड के तेजी से बढ़ते विस्तार के रूप में सही ढंग से व्याख्या किया गया है, या क्या वह इस बात का प्रमाण हैं कि ब्रह्मांड संबंधी सिद्धांत गलत है? डार्क एनर्जी घटक का ऊर्जा घनत्व वर्तमान में पदार्थ के घनत्व के समान क्यों है, जबकि दोनों समय के साथ अधिक  भिन्न रूप से विकसित होते हैं; क्या ऐसा सिर्फ इतना हो सकता है कि हम बिल्कुल मानवमौलिक  सिद्धांत का पालन कर रहे हैं? क्या डार्क एनर्जी शुद्ध ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक है या प्रेत ऊर्जा जैसे सर्वोत्कृष्टता (भौतिकी) के मॉडल प्रयुक्त हैं?
 * अँधेरा प्रवाह : क्या अवलोकन योग्य ब्रह्मांड के बाहर से गैर-गोलाकार सममित गुरुत्वाकर्षण खिंचाव ब्रह्मांड में गैलेक्टिक समूहों जैसी बड़ी वस्तुओं की कुछ देखी गई गति के लिए जिम्मेदार है?
 * ब्रह्माण्ड का आकार: ब्रह्माण्ड के गतिशील स्थानिक खंड, अर्थात, सह-चलती निर्देशांकों का 3 गुना क्या है, जिसे अनौपचारिक रूप से ब्रह्मांड का आकार कहा जाता है? वर्तमान में न तब वक्रता और न ही टोपोलॉजी ज्ञात है, चूंकि अवलोकन योग्य पैमानों पर वक्रता शून्य के करीब मानी जाती है। ब्रह्मांडीय मुद्रास्फीति परिकल्पना से पता चलता है कि ब्रह्मांड का आकार मापना असंभव हो सकता है, किन्तु, 2003 के पश्चात् से, जीन पियरे ल्यूमिनेट, और अन्य समूहों ने सुझाव दिया है कि ब्रह्मांड का आकार होमोलॉजी क्षेत्र कॉस्मोलॉजी|पोंकारे डोडेकाहेड्रल हो सकता है अंतरिक्ष। क्या आकृति मापी नहीं जा सकती; पोंकारे स्थान; या अन्य 3-गुना?
 * ब्रह्मांड में सबसे बड़ी ब्रह्मांडीय संरचनाओं की सूची अपेक्षा से अधिक बड़ी है। वर्तमान ब्रह्माण्ड विज्ञान मॉडल का कहना है कि ब्रह्मांड के विस्तार के कारण गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव को मात देने के कारण, कुछ सौ मिलियन प्रकाश-वर्ष से बड़े पैमाने पर बहुत कम संरचना होनी चाहिए। किन्तु स्लोअन महान दीवार की लंबाई 1.38 अरब प्रकाश वर्ष है। और वर्तमान में ज्ञात सबसे बड़ी संरचना, हरक्यूलिस-कोरोना बोरेलिस महान दीवार, लंबाई में 10 अरब प्रकाश वर्ष तक है। क्या यह वास्तविक संरचनाएं हैं या यादृच्छिक घनत्व में उतार-चढ़ाव? यदि वह वास्तविक संरचनाएं हैं, तब वह 'अवलोकन योग्य ब्रह्मांड#महानता का अंत' परिकल्पना का खंडन करते हैं, जो प्रामाणित करती है कि 300 मिलियन प्रकाश-वर्ष के पैमाने पर, छोटे सर्वेक्षणों में देखी गई संरचनाएं इस सीमा तक यादृच्छिक होती हैं कि ब्रह्मांड का सुचारू वितरण स्पष्ट रूप से स्पष्ट होता है।
 * अतिरिक्त आयाम: क्या प्रकृति के चार से अधिक अंतरिक्ष-समय आयाम हैं? यदि हां, तब उनका आकार क्या है? क्या आयाम ब्रह्माण्ड की मौलिक संपत्ति हैं या अन्य भौतिक नियमों का आकस्मिक परिणाम हैं? क्या हम प्रयोगात्मक रूप से उच्च स्थानिक आयामों के साक्ष्य देख सकते हैं?

उच्च-ऊर्जा भौतिकी/कण भौतिकी

 * पदानुक्रम समस्या: गुरुत्वाकर्षण इतना कमज़ोर बल क्यों है? यह चारों ओर प्लैंक द्रव्यमान पर ही कणों के लिए शक्तिशाली हो जाता है  GeV, विद्युत अशक्त मापदंड (100 GeV, कम ऊर्जा पर भौतिकी पर हावी होने वाला ऊर्जा स्केल) से अधिक  ऊपर। यह पैमाने दूसरे से इतने भिन्न क्यों हैं? इलेक्ट्रोवीक स्केल पर मात्राओं, जैसे हिग्स बॉसन द्रव्यमान, को प्लैंक स्केल के क्रम पर पुनर्सामान्यीकरण होने से क्या रोकता है? क्या समाधान अतिसममिति, अतिरिक्त आयाम, या सिर्फ मानवमौलिक  सिद्धांत फाइन-ट्यून्ड ब्रह्मांड|फाइन-ट्यूनिंग है?
 * चुंबकीय मोनोपोल: क्या चुंबकीय आवेश वाले कण किसी अतीत, उच्च-ऊर्जा युग में उपस्तिथ थे? यदि हां, तब क्या आज भी कोई बचा है? (पॉल डिराक ने दिखाया कि कुछ प्रकार के चुंबकीय मोनोपोल का अस्तित्व चार्ज परिमाणीकरण की व्याख्या करेगा।)
 * मुक्त न्यूट्रॉन क्षय न्यूट्रॉन जीवनकाल पहेली: जबकि न्यूट्रॉन जीवनकाल का अध्ययन दशकों से किया जा रहा है, दो प्रयोगात्मक तरीकों (बोतल बनाम बीम) से भिन्न-भिन्न परिणामों के कारण, वर्तमान में इसके त्रुटिहीन मूल्य पर सहमति की कमी है।
 * प्रोटॉन क्षय और प्रोटॉन स्पिन संकट: क्या प्रोटॉन मौलिक रूप से स्थिर है? या क्या यह सीमित जीवनकाल के साथ क्षय हो जाता है जैसा कि मानक मॉडल के कुछ एक्सटेंशनों द्वारा भविष्यवाणी की गई है? क्वार्क और ग्लूऑन प्रोटॉन के चक्रण को किस प्रकार संचालित करते हैं?
 * सुपरसिममेट्री: क्या अंतरिक्ष समय सुपरसिमेट्री को TeV पैमाने पर साकार किया गया है? यदि हां, तब सुपरसिमेट्री टूटने की क्रियाविधि क्या है? क्या सुपरसिममेट्री उच्च क्वांटम सुधारों को रोकते हुए, इलेक्ट्रोवीक स्केल को स्थिर करती है? क्या सबसे हल्के सुपरपार्टनर (सबसे हल्के सुपरसिमेट्रिक कण) में डार्क मैटर सम्मिलित है?
 * रंग परिरोध: क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स (क्यूसीडी) रंग परिशोधन अनुमान यह है कि रंग आवेश | रंग-आवेशित कण (जैसे क्वार्क और ग्लूऑन) को नए हैड्रॉन का उत्पादन किए बिना उनके मूल हैड्रॉन से भिन्न नहीं किया जा सकता है। क्या किसी गैर-एबेलियन गेज सिद्धांत में रंग कारावास का विश्लेषणात्मक प्रमाण प्रदान करना संभव है?
 * पीढ़ी (कण भौतिकी): क्वार्क और लेपटोन की तीन पीढ़ियाँ क्यों होती हैं? क्या कोई ऐसा सिद्धांत है जो पहले सिद्धांतों ( युकावा युग्मन का सिद्धांत) से विशेष पीढ़ियों में विशेष क्वार्क और लेप्टान के द्रव्यमान की व्याख्या कर सकता है?
 * न्यूट्रिनो द्रव्यमान: न्यूट्रिनो का द्रव्यमान क्या है, चाहे वह फर्मी-डिराक सांख्यिकी या मेजराना फर्मियन सांख्यिकी का पालन करें? क्या जन पदानुक्रम सामान्य है या उलटा है? क्या सीपी उल्लंघन चरण 0 के सामान्तर है?
 * रिएक्टर एंटीन्यूट्रिनो विसंगति: विश्व भर के परमाणु रिएक्टरों से एंटीन्यूट्रिनो फ्लक्स के संबंध में उपस्तिथा डेटा में विसंगति है। इस प्रवाह का मापा गया मान सिद्धांत से अपेक्षित मान का केवल 94% प्रतीत होता है। यह अज्ञात है कि क्या यह अज्ञात भौतिकी (जैसे बाँझ न्यूट्रिनो), माप में प्रयोगात्मक त्रुटि, या सैद्धांतिक प्रवाह गणना में त्रुटियों के कारण है।
 * शक्तिशाली सीपी समस्या और अक्ष: शक्तिशाली  परमाणु संपर्क समता (भौतिकी) और चार्ज संयुग्मन के लिए अपरिवर्तनीय क्यों है? क्या पेसेई-क्विन सिद्धांत इस समस्या का समाधान है? क्या अक्षतंतु डार्क मैटर का मुख्य घटक हो सकते हैं?
 * विसंगतिपूर्ण चुंबकीय द्विध्रुव क्षण: म्यूऑन के विसंगतिपूर्ण चुंबकीय द्विध्रुव क्षण ( म्यूऑन ) का प्रयोगात्मक रूप से मापा गया मान क्यों है $g$ − 2 ) उस भौतिक स्थिरांक के सैद्धांतिक रूप से अनुमानित मूल्य से अधिक भिन्न है?
 * प्रोटॉन त्रिज्या पहेली: प्रोटॉन का विद्युत आवेश त्रिज्या क्या है? यह ग्लूओनिक चार्ज से किस प्रकार भिन्न है?
 * पेंटाक्वार्क और अन्य विदेशी हैड्रोन: क्वार्क का कौन सा संयोजन संभव है? पेंटाक्वार्क को खोजना इतना कठिन क्यों था? क्या वह पांच प्राथमिक कणों की कसकर बंधी हुई प्रणाली हैं, या बेरिऑन और मेसन की अधिक अशक्त रूप से बंधी हुई जोड़ी हैं?
 * म्यू समस्या: सुपरसिमेट्री सिद्धांतों में समस्या, सिद्धांत के पैरामीटर मूल्यों के कारणों को समझने से संबंधित है।
 * कोइडे सूत्र: पीढ़ी का पहलू (कण भौतिकी)। प्रेक्षणों के मानक विचलन के अंदर, तीन आवेशित लेप्टानों के द्रव्यमानों का योग, इन द्रव्यमानों की जड़ों के योग के वर्ग से विभाजित किया जाता है, है $\ Q = \frac{\ 2\ }{3} \ .$ यह अज्ञात है कि इतना सरल मूल्य कैसे आता है, और यह संभावित चरम मूल्यों का त्रुटिहीन अंकगणितीय औसत क्यों है $g$ (समान द्रव्यमान) और 1 (एक द्रव्यमान हावी है)।

खगोल विज्ञान और खगोल भौतिकी

 * सौर चक्र: सूर्य अपना समय-समय पर उलटने वाला बड़े पैमाने का चुंबकीय क्षेत्र कैसे उत्पन्न करता है? अन्य सौर-जैसे तारे अपने चुंबकीय क्षेत्र कैसे उत्पन्न करते हैं, और तारकीय गतिविधि चक्र और सूर्य के मध्य समानताएं और अंतर क्या हैं? मंदर मिनिमम और अन्य ग्रैंड मिनिमा का कारण क्या है, और सौर चक्र मिनिमा स्थिति से कैसे उबरता है?
 * कोरोनल हीटिंग समस्या: सूर्य का कोरोना (वायुमंडलीय परत) सूर्य की सतह से इतना अधिक गर्म क्यों है? मानक मॉडलों की भविष्यवाणी की तुलना में चुंबकीय पुनर्संयोजन प्रभाव परिमाण के अनेक क्रमों से अधिक तेज़ क्यों है?
 * खगोल भौतिकी जेट: केवल कुछ खगोलीय पिंडों के आसपास की कुछ अभिवृद्धि डिस्क ही अपने ध्रुवीय अक्षों के साथ सापेक्ष जेट क्यों उत्सर्जित करती हैं? अनेक अभिवृद्धि डिस्क में अर्ध-आवधिक दोलन क्यों होते हैं? इन दोलनों की अवधि केंद्रीय वस्तु के द्रव्यमान के व्युत्क्रम के रूप में क्यों होती है? कभी-कभी ओवरटोन क्यों होते हैं, और यह भिन्न-भिन्न वस्तुओं में भिन्न-भिन्न आवृत्ति अनुपात पर क्यों दिखाई देते हैं?
 * फैलाना इंटरस्टेलर बैंड: खगोलीय स्पेक्ट्रा में पाई गई अनेक इंटरस्टेलर अवशोषण रेखाओं के लिए क्या जिम्मेदार है? क्या वह मूल रूप से आणविक हैं, और यदि हां तब कौन से अणु उनके लिए जिम्मेदार हैं? वह कैसे बनते हैं?
 * अत्यधिक द्रव्यमान वाला काला सुरंग: सुपरमैसिव ब्लैक होल द्रव्यमान और आकाशगंगा वेग फैलाव के मध्य एम-सिग्मा संबंध की उत्पत्ति क्या है? सबसे दूर स्थित कैसरों ने अपने महाविशाल ब्लैक होल को 10 तक कैसे बढ़ाया?$1⁄3$ ब्रह्माण्ड के इतिहास में सौर द्रव्यमान इतनी जल्दी?GalacticRotation2.svg* कुइपर चट्टान: सौर मंडल की कुइपर कॉल में वस्तुओं की संख्या 50 खगोलीय इकाइयों के सीमा से परे तेजी से और अप्रत्याशित रूप से क्यों गिरती है?
 * फ्लाईबाई विसंगति: गुरुत्वाकर्षण सहायता वाले उपग्रहों की देखी गई ऊर्जा कभी-कभी सिद्धांत द्वारा अनुमानित मूल्य से मिनट की मात्रा में भिन्न क्यों होती है?
 * आकाशगंगा घूर्णन समस्या: क्या आकाशगंगाओं के केंद्र के चारों ओर घूमने वाले तारों की प्रेक्षित और सैद्धांतिक गति में अंतर के लिए डार्क मैटर जिम्मेदार है, या यह कुछ और है?
 * सुपरनोवा: वह त्रुटिहीन तंत्र क्या है जिसके द्वारा मरते हुए तारे का विस्फोट विस्फोट बन जाता है?
 * पी-नाभिक: इन दुर्लभ समस्थानिकों के न्यूक्लियोजेनेसिस के लिए कौन सी खगोलभौतिकीय प्रक्रिया जिम्मेदार है?
 * अति-उच्च-ऊर्जा ब्रह्मांडीय किरण: ऐसा क्यों है कि कुछ ब्रह्मांडीय किरणों में ऐसी ऊर्जा होती है जो असंभव रूप से अधिक होती है, यह देखते हुए कि पृथ्वी के पास पर्याप्त ऊर्जावान ब्रह्मांडीय किरण स्रोत नहीं हैं? ऐसा क्यों है कि (स्पष्ट रूप से) दूर के स्रोतों से उत्सर्जित कुछ ब्रह्मांडीय किरणों की ऊर्जा ग्रिसेन-ज़त्सेपिन-कुज़मिन सीमा से ऊपर है? * शनि की घूर्णन दर: शनि का मैग्नेटोस्फीयर ग्रह के पश्चात्लों के घूमने की अवधि के करीब (धीरे-धीरे परिवर्तित) अवधि क्यों प्रदर्शित करता है? शनि के गहरे आंतरिक भाग की वास्तविक घूर्णन दर क्या है?
 * magnetar की उत्पत्ति चुंबकीय क्षेत्र: मैग्नेटर चुंबकीय क्षेत्र की उत्पत्ति क्या है?
 * सीएमबी अनिसोट्रॉपी का एक्लिप्टिक संरेखण | बड़े पैमाने पर अनिसोट्रॉपी: क्या ब्रह्मांड बहुत बड़े पैमाने पर अनिसोट्रॉपी है, जो ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत को अमान्य धारणा बनाता है? रेडियो में संख्या गणना और तीव्रता द्विध्रुव अनिसोट्रॉपी, एनआरएओ वीएलए स्काई सर्वे (एनवीएसएस) कैटलॉग ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि से प्राप्त स्थानीय गति के साथ असंगत है और आंतरिक द्विध्रुव अनिसोट्रॉपी का संकेत देते हैं। वही एनवीएसएस रेडियो डेटा ध्रुवीकरण घनत्व और ध्रुवीकरण की डिग्री में आंतरिक द्विध्रुव भी दिखाता है संख्या गणना और तीव्रता के समान दिशा में। बड़े पैमाने पर अनिसोट्रॉपी का खुलासा करने वाले अनेक अन्य अवलोकन हैं। क्वासर से ऑप्टिकल ध्रुवीकरण जीपीसी के बहुत बड़े पैमाने पर ध्रुवीकरण संरेखण दिखाता है।   कॉस्मिक-माइक्रोवेव-पृष्ठभूमि डेटा अनिसोट्रॉपी की अनेक विशेषताएं दिखाता है,    जो बिग बैंग मॉडल के अनुरूप नहीं हैं।
 * गैलेक्टिक डिस्क में आयु-धात्विकता संबंध: क्या गैलेक्टिक डिस्क (डिस्क के पतले और मोटे दोनों भाग) में कोई सार्वभौमिक आयु-धात्विकता संबंध (एएमआर) है? चूँकि आकाशगंगा की स्थानीय (मुख्य रूप से पतली) डिस्क में शक्तिशाली एएमआर का कोई प्रमाण नहीं है, गैलेक्टिक मोटी डिस्क में आयु-धातुत्व संबंध के अस्तित्व की जांच करने के लिए आस-पास के 229 मोटे डिस्क सितारों के नमूने का उपयोग किया गया है, और यह संकेत मिलता है कि मोटी डिस्क में आयु-धात्विकता संबंध उपस्तिथ है।  क्षुद्रग्रह विज्ञान से तारकीय आयु गैलेक्टिक डिस्क में किसी भी शक्तिशाली  आयु-धातु संबंध की कमी की पुष्टि करती है।
 * ब्रह्माण्ड संबंधी लिथियम समस्या: बिग बैंग न्यूक्लियोसिंथेसिस में उत्पादित होने वाली अनुमानित लिथियम -7 की मात्रा और बहुत पुराने सितारों में देखी गई मात्रा के मध्य विसंगति क्यों है?
 * अल्ट्राल्यूमिनस एक्स-रे स्रोत (यूएलएक्स): एक्स-रे स्रोतों को क्या शक्ति मिलती है जो सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक से जुड़े नहीं हैं किन्तु न्यूट्रॉन स्टार या तारकीय ब्लैक होल की एडिंगटन सीमा से अधिक हैं? क्या वह मध्यवर्ती-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल के कारण हैं? कुछ यूएलएक्स आवधिक हैं, जो न्यूट्रॉन तारे से गैर-आइसोट्रोपिक उत्सर्जन का सुझाव देते हैं। क्या यह सभी यूएलएक्स पर प्रयुक्त होता है? ऐसी व्यवस्था कैसे बन सकती है और स्थिर कैसे रह सकती है?
 * तेज़ रेडियो विस्फोट (एफआरबी): दूर की आकाशगंगाओं से आने वाले इन क्षणिक रेडियो स्पंदनों का क्या कारण है, जो केवल कुछ मिलीसेकंड तक ही चलते हैं? कुछ एफआरबी अप्रत्याशित अंतराल पर क्यों दोहराते हैं, किन्तु अधिकांश ऐसा नहीं करते? दर्जनों मॉडल प्रस्तावित किए गए हैं, किन्तु किसी को भी व्यापक रूप से स्वीकार नहीं किया गया है।
 * क्या अंतरिक्ष में रिक्त स्थान खाली हैं या पारदर्शी पदार्थ से बने हैं?

परमाणु भौतिकी
* क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स: दृढ़ता से परस्पर क्रिया करने वाले पदार्थ के चरण क्या हैं, और वह ब्रह्मांड के विकास में क्या भूमिका निभाते हैं? न्युक्लियोन की विस्तृत पार्टन (कण भौतिकी) संरचना क्या है? क्यूसीडी दृढ़ता से परस्पर क्रिया करने वाले पदार्थ के गुणों के लिए क्या भविष्यवाणी करता है? क्यूसीडी की प्रमुख विशेषताएं क्या निर्धारित करती हैं, और गुरुत्वाकर्षण और अंतरिक्ष समय की प्रकृति से उनका क्या संबंध है? क्या गोंद के गोले उपस्तिथ हैं? क्या हैड्रोन के अंदर शून्य विश्राम द्रव्यमान होने के अतिरिक्त ग्लूऑन गतिशील रूप से द्रव्यमान प्राप्त करते हैं? क्या क्यूसीडी में वास्तव में सीपी उल्लंघनों का अभाव है?
 * क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा: बंधनमुक्ति की शुरुआत कहां होती है: 1) तापमान और रासायनिक क्षमता के कार्य के रूप में? 2) सापेक्षतावादी भारी-आयन टकराव | सापेक्षवादी भारी-आयन टकराव ऊर्जा और पद्धति आकार के फलन के रूप में? सापेक्ष भारी-आयन टकरावों में क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा के निर्माण के लिए ऊर्जा और बैरियन संख्या | बैरियन-संख्या रुकने का तंत्र क्या है? अचानक हेड्रोनाइजेशन और सांख्यिकीय हैड्रोनाइजेशन|सांख्यिकीय-हैड्रोनाइजेशन मॉडल क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा से हैड्रान उत्पादन का लगभग त्रुटिहीन विवरण क्यों है? क्या क्वार्क स्वाद क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा में संरक्षित है? क्या विचित्रता और क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा और चार्म (क्वांटम संख्या) क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा में रासायनिक संतुलन में हैं? क्या क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा में विचित्रता ऊपर और नीचे क्वार्क स्वादों के समान गति से प्रवाहित होती है? असंबद्ध पदार्थ क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज़्मा#प्रवाह क्यों दिखाता है?
 * स्ट्रेंजलेट्स: क्या अजीब क्वार्क पदार्थ (स्ट्रेंजलेट) स्थिर अवस्था में उपस्तिथ है?
 * क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा निर्माण के विशिष्ट मॉडल: क्या ग्लूऑन संतृप्त होते हैं जब उनकी व्यवसाय संख्या बड़ी होती है? क्या ग्लूऑन सघन प्रणाली बनाते हैं जिसे रंगीन ग्लास घनीभूत कहा जाता है? बालित्स्की-फ़ादीन-कुआरेव-लेव लिपाटोव, बालित्स्की-कोवचेगोव, कैटानी-सियाफालोनी-फियोरानी-मार्चेसिनी विकास समीकरणों के लिए हस्ताक्षर और साक्ष्य क्या हैं?
 * परमाणु नाभिक और परमाणु खगोल भौतिकी: दो भिन्न-भिन्न और तेजी से त्रुटिहीन-प्रयोगात्मक तरीकों के आधार पर मुक्त न्यूट्रॉन के औसत जीवनकाल के अनुमान में न्यूट्रॉन जीवनकाल पहेली क्यों है? परमाणु बल की प्रकृति क्या है जो प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को स्थिर आइसोटोप और दुर्लभ आइसोटोप में बांधती है? ईएमसी प्रभाव का स्पष्टीकरण क्या है? स्थिरता की सीमाओं पर नाभिकों में विदेशी उत्तेजनाओं की प्रकृति और तारकीय प्रक्रियाओं में उनकी भूमिका क्या है? न्यूट्रॉन तारे और सघन परमाणु पदार्थ की प्रकृति क्या है? ब्रह्माण्ड में तत्वों की उत्पत्ति क्या है? वह कौन सी परमाणु प्रतिक्रियाएँ हैं जो तारों और तारकीय विस्फोटों को संचालित करती हैं? विस्तारित आवर्त सारणी क्या है?

परमाणु, आणविक और ऑप्टिकल भौतिकी

 * बोस-आइंस्टीन संघनन: हम सामान्य इंटरैक्टिंग प्रणालियों के लिए बोस-आइंस्टीन संघनन के अस्तित्व को कठोरता से कैसे सिद्ध करना करते हैं?
 * गेज ब्लॉक रिंगिंग: वह तंत्र क्या है जो गेज ब्लॉकों को साथ जोड़ने की अनुमति देता है?
 * शार्नहॉर्स्ट प्रभाव: क्या प्रकाश संकेत कासिमिर प्रभाव का लाभ उठाते हुए, दो निकट दूरी वाली संवाहक प्लेटों के मध्य प्रकाश की तुलना में थोड़ा तेज़ गति से यात्रा कर सकते हैं?

द्रव गतिकी

 * किन परिस्थितियों में नेवियर-स्टोक्स का अस्तित्व और सहजता|नेवियर-स्टोक्स समीकरणों के लिए सहज समाधान उपस्तिथ हैं, जो समीकरण हैं जो चिपचिपा तरल पदार्थ के प्रवाह का वर्णन करते हैं? तीन आयामों में असंपीड्य द्रव के लिए यह समस्या, गणित में सहस्राब्दी पुरस्कार समस्याओं में से है।
 * अशांति: क्या अशांत प्रवाह (विशेष रूप से, इसकी आंतरिक संरचनाओं) के आंकड़ों का वर्णन करने के लिए सैद्धांतिक मॉडल बनाना संभव है?
 * अपस्ट्रीम संदूषण: जब ऊंचे कंटेनर से निचले कंटेनर में पानी डाला जाता है, तब उसमें तैरते कण ऊपर की ओर ऊपर वाले कंटेनर में चढ़ सकते हैं। इस घटना के लिए निश्चित व्याख्या का अभी भी अभाव है।
 * दानेदार संवहन: कंपन या कंपन के अधीन दानेदार सामग्री द्रव संवहन के प्रकार के समान परिसंचरण पैटर्न क्यों प्रदर्शित करती है? कंपन/हिलाने पर सबसे बड़े कण विभिन्न आकार की वस्तुओं के मिश्रण वाले दानेदार पदार्थ की सतह पर क्यों आ जाते हैं?

संघनित पदार्थ भौतिकी
* उच्च तापमान सुपरकंडक्टर वह तंत्र क्या है जो कुछ सामग्रियों को लगभग 25 केल्विन से कहीं अधिक तापमान पर अतिचालकता प्रदर्शित करने का कारण बनता है? क्या ऐसी सामग्री बनाना संभव है जो कमरे के तापमान का सुपरकंडक्टर हो? * अनाकार ठोस: तरल या नियमित ठोस और कांच के चरण (पदार्थ) के मध्य कांच के संक्रमण की प्रकृति क्या है? वह कौन सी भौतिक प्रक्रियाएँ हैं जो चश्मे के सामान्य गुणों और कांच के संक्रमण को जन्म देती हैं? * फ्रैक्शनल हॉल प्रभाव: कौन सा तंत्र इसके अस्तित्व की व्याख्या करता है u = 5/2 भिन्नात्मक क्वांटम हॉल प्रभाव में स्थिति? क्या यह आंशिक आँकड़ों के साथ क्वासिपार्टिकल्स का वर्णन करता है#नॉन-एबेलियन एनियन्स|नॉन-एबेलियन फ्रैक्शनल आँकड़े?
 * क्रायोजेनिक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन: फोटोमल्टीप्लायर का तापमान कम होने पर प्रकाश की अनुपस्थिति में इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन क्यों बढ़ जाता है?
 * sonoluminescence: ध्वनि से उत्तेजित होने पर तरल में फूटते बुलबुले से प्रकाश के छोटे विस्फोटों के उत्सर्जन का क्या कारण है?
 * स्थलाकृतिक क्रम : क्या टोपोलॉजिकल ऑर्डर गैर-शून्य तापमान पर स्थिर है? समान रूप से, क्या त्रि-आयामी स्टेबलाइजर कोड होना संभव है|स्वयं-सुधारित क्यूबिट?
 * तरल स्फ़टिक : क्या लिक्विड क्रिस्टल अवस्थाओं में नेमैटिक से स्मेक्टिक (ए) चरण संक्रमण को पृष्ठभूमि स्वतंत्रता चरण संक्रमण के रूप में वर्णित किया जा सकता है?
 * सेमीकंडक्टर नैनोक्रिस्टल: क्वांटम डॉट्स के सबसे कम अवशोषण (विद्युत चुम्बकीय विकिरण) के लिए ऊर्जा-आकार निर्भरता की गैर-परवलयिकता का कारण क्या है?
 * व्हिस्कर (धातुकर्म): विद्युत उपकरणों में, कुछ धातु सतहों पर स्वचालित रूप से महीन धातु की मूंछें विकसित हो सकती हैं, जिससे उपकरण विफलता हो सकती है। जबकि संपीड़ित यांत्रिक तनाव मूंछ निर्माण को प्रोत्साहित करने के लिए जाना जाता है, विकास तंत्र अभी तक निर्धारित नहीं किया गया है।
 * लैम्ब्डा बिंदु|हीलियम-4 में सुपरफ्लुइड संक्रमण: प्रयोगात्मक के मध्य विसंगति को स्पष्ट करें और सैद्धांतिक  ताप क्षमता क्रांतिक घातांक का निर्धारण $α$.

प्लाज्मा भौतिकी

 * प्लाज्मा (भौतिकी) और संलयन शक्ति: संलयन ऊर्जा संभावित रूप से रेडियोधर्मी अपशिष्ट के प्रकार के बिना प्रचुर संसाधन (जैसे हाइड्रोजन) से शक्ति प्रदान कर सकती है जो विखंडन ऊर्जा वर्तमान में उत्पन्न करती है। चूँकि, क्या आयनीकृत गैसें (प्लाज्मा) संलयन शक्ति बनाने के लिए पर्याप्त लंबे समय तक और पर्याप्त उच्च तापमान पर tocarmack हो सकती हैं? एच-मोड की भौतिक उत्पत्ति क्या है?
 * फर्मी त्वरण इंजेक्शन समस्या: फर्मी त्वरण को प्राथमिक तंत्र माना जाता है जो खगोलभौतिकीय कणों को उच्च ऊर्जा में त्वरित करता है। चूँकि, यह स्पष्ट नहीं है कि किस तंत्र के कारण उन कणों में प्रारंभ में इतनी अधिक ऊर्जा होती है कि फर्मी त्वरण उन पर काम कर सके।
 * मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक अशांति|अल्फवेनिक अशांति: सौर हवा में और सौर ज्वालाओं में अशांति, कोरोनल मास इजेक्शन और सबस्टॉर्म अंतरिक्ष प्लाज्मा भौतिकी में प्रमुख अनसुलझी समस्याएं हैं।

बायोफिज़िक्स

 * जीन अभिव्यक्ति में स्टोकेस्टिक प्रक्रिया और सिग्नल-टू-ध्वनि अनुपात की शक्तिशाली ी: विभिन्न बाहरी दबावों और आंतरिक स्टोचैस्टिसिटी को झेलते हुए जीन हमारे शरीर को कैसे नियंत्रित करते हैं? आनुवंशिक प्रक्रियाओं के लिए जीन नियामक नेटवर्क उपस्तिथ है, किन्तु हम पूर्ण तस्वीर को समझने से बहुत दूर हैं, विशेष रूप से मोर्फोजेनेसिस में जहां जीन अभिव्यक्ति को सख्ती से विनियमित किया जाना चाहिए।
 * प्रतिरक्षा प्रणाली का मात्रात्मक अध्ययन: प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं के मात्रात्मक गुण क्या हैं? प्रतिरक्षा प्रणाली नेटवर्क के मूलभूत निर्माण खंड क्या हैं?
 * समलैंगिकता: जैव रासायनिक प्रणालियों में विशिष्ट एनैन्टीओमर्स की प्रधानता का मूल क्या है?
 * चुंबकत्व: जानवर (जैसे प्रवासी पक्षी) पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र को कैसे प्रयुक्त करते हैं?
 * प्रोटीन संरचना भविष्यवाणी: प्रोटीन की त्रि-आयामी संरचना एक-आयामी अमीनो एसिड अनुक्रम द्वारा कैसे निर्धारित की जाती है? जब संभावित अनुरूपताओं की संख्या खगोलीय है और पिकोसेकंड से माइक्रोसेकंड समयमान पर गठनात्मक संक्रमण होते हैं, तब प्रोटीन माइक्रोसेकंड से दूसरे टाइमस्केल पर कैसे मोड़ सकते हैं? क्या किसी प्रोटीन की त्रि-आयामी संरचना का उसके अनुक्रम से अनुमान लगाने के लिए एल्गोरिदम लिखा जा सकता है? क्या प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले अधिकांश प्रोटीनों की मूल संरचनाएं गठनात्मक स्थान में वैश्विक न्यूनतम मुक्त ऊर्जा से मेल खाती हैं? या अधिकांश देशी संरचनाएं थर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर हैं, किन्तु गतिज रूप से मेटास्टेबल अवस्था में फंसी हुई हैं? कोशिकाओं के अंदर उपस्तिथ प्रोटीन के उच्च घनत्व को अवक्षेपित होने से कौन रोकता है?
 * क्वांटम जीवविज्ञान: क्या कार्यात्मक रूप से महत्वपूर्ण होने के लिए समय सीमा पर जैविक प्रणालियों में सुसंगतता बनाए रखी जा सकती है? क्या जीव विज्ञान या जैव रसायन के ऐसे गैर-तुच्छ पहलू हैं जिन्हें केवल तंत्र के रूप में सुसंगतता की दृढ़ता से समझाया जा सकता है?

भौतिकी का दर्शन

 * क्वांटम यांत्रिकी की व्याख्या: क्वांटम यांत्रिकी वास्तविकता का वर्णन कैसे करती है, जिसमें राज्यों की क्वांटम सुपरपोजिशन और वेवफंक्शन पतन या क्वांटम डीकोहेरेंस जैसे तत्व सम्मिलित हैं, जो वास्तविकता को जन्म देता है जिसे हम अनुभव करते हैं? इस प्रश्न को कहने का अन्य प्रणाली माप समस्या से संबंधित है: माप का गठन क्या होता है जो स्पष्ट रूप से तरंग फलन को निश्चित स्थिति में ढहने का कारण बनता है? मौलिक भौतिक प्रक्रियाओं के विपरीत, कुछ क्वांटम यांत्रिक प्रक्रियाएं (जैसे कि क्वांटम उलझाव से उत्पन्न क्वांटम टेलीपोर्टेशन) साथ स्थानीय, कारण और वास्तविक नहीं हो सकती हैं, किन्तु यह स्पष्ट नहीं है कि इनमें से किस गुण का त्याग किया जाना चाहिए, या यदि इन इंद्रियों में क्वांटम यांत्रिक प्रक्रियाओं का वर्णन करने का प्रयास श्रेणी त्रुटि है जैसे कि क्वांटम यांत्रिकी की उचित समझ प्रश्न को निरर्थक बना देगी। क्या मल्टीवर्स इसका समाधान कर सकता है?
 * समय का तीर (जैसे एन्ट्रॉपी (समय का तीर)|एंट्रॉपी का समय का तीर): समय की दिशा क्यों होती है? ब्रह्माण्ड में अतीत में इतनी कम एन्ट्रापी क्यों थी, और थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम के अनुसार, समय, अतीत से भविष्य तक, एन्ट्रापी में सार्वभौमिक (किन्तु स्थानीय नहीं) वृद्धि से संबंधित है? सीपी उल्लंघन कुछ अशक्त बल क्षयों में क्यों देखे जाते हैं, किन्तु अन्यत्र नहीं? क्या सीपी उल्लंघन किसी प्रकार थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम का उत्पाद है, या वह समय का भिन्न तीर हैं? क्या कारणता (भौतिकी) के सिद्धांत के कोई अपवाद हैं? क्या कोई संभावित अतीत है? क्या समय का वर्तमान#दर्शन भौतिक रूप से अतीत और भविष्य से भिन्न है, या यह केवल चेतना की उभरती हुई संपत्ति है? समय के क्वांटम तीर को थर्मोडायनामिक तीर से क्या जोड़ता है?
 * स्थानीयता का सिद्धांत: क्या क्वांटम भौतिकी में गैर-स्थानीय घटनाएं हैं? यदि वह उपस्तिथ हैं, तब क्या गैर-स्थानीय घटनाएं बेल के प्रमेय के उल्लंघन में प्रकट क्वांटम उलझाव तक सीमित हैं, या जानकारी और संरक्षित मात्राएं भी गैर-स्थानीय तरीके से आगे बढ़ सकती हैं? गैर-स्थानीय घटनाएं किन परिस्थितियों में देखी जाती हैं? गैर-स्थानीय घटनाओं का अस्तित्व या अनुपस्थिति अंतरिक्ष समय की मूलभूत  संरचना के बारे में क्या दर्शाता है? यह क्वांटम भौतिकी की मौलिक प्रकृति की उचित व्याख्या कैसे स्पष्ट करता है?

सामान्य भौतिकी/क्वांटम भौतिकी

 * बेल परीक्षण प्रयोगों में लूपहोल्स निष्पादित करें|लूपहोल-मुक्त बेल परीक्षण प्रयोग (1970)। -2015): अक्टूबर 2015 में, कावली इंस्टीट्यूट ऑफ नैनोसाइंस के वैज्ञानिकों ने बताया कि स्थानीय छिपी-चर परिकल्पना की विफलता को लूपहोल-मुक्त बेल परीक्षण अध्ययन के आधार पर 96% विश्वास स्तर पर समर्थित किया गया है। इन परिणामों की पुष्टि 5 मानक विचलनों से अधिक सांख्यिकीय महत्व वाले दो अध्ययनों द्वारा की गई थी जो दिसंबर 2015 में प्रकाशित हुए थे।
 * बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट बनाएं (1924)। -1995): तनु परमाणु वाष्प के रूप में मिश्रित बोसॉन को लेजर शीतलन और बाष्पीकरणीय शीतलन (परमाणु भौतिकी) की विधि का उपयोग करके क्वांटम अध: पतन तक ठंडा किया गया था।

ब्रह्माण्ड विज्ञान और सामान्य सापेक्षता

 * गुरुत्वाकर्षण तरंगों का अस्तित्व (1916-2016): 11 फरवरी 2016 को, एलआईजीओ टीम ने घोषणा की कि उन्हें ब्लैक होल तारकीय टक्कर के बाइनरी ब्लैक होल से गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पहला अवलोकन मिला है।  जो तारकीय बाइनरी ब्लैक होल की पहली खोज भी थी।
 * बाइनरी ब्लैक होल के लिए संख्यात्मक समाधान (1960-2005): सामान्य सापेक्षता में दो शरीर की समस्या का संख्यात्मक समाधान चार दशकों के शोध के पश्चात् प्राप्त किया गया था। 2005 में तीन समूहों ने महत्वपूर्ण विधि तैयार कीं (एनस मिराबिलिस ऑफ संख्यात्मक सापेक्षता )।
 * ब्रह्मांडीय आयु समस्या (1920-1990): ब्रह्मांड की अनुमानित आयु आकाशगंगा के सबसे पुराने सितारों की आयु के अनुमान से लगभग 3 से 8 अरब वर्ष कम थी। तारों की दूरी के उत्तम अनुमान और ब्रह्मांड के तेजी से हो रहे विस्तार की पहचान ने उम्र के अनुमान को संतुलित कर दिया।

उच्च-ऊर्जा भौतिकी/कण भौतिकी

 * पेंटाक्वार्क का अस्तित्व (1964-2015): जुलाई 2015 में, सीईआरएन में एलएचसी-बी सहयोग ने पेंटाक्वार्क की पहचान की। Λ$10$→J/ψK$0 b$p चैनल, जो निचले लैम्ब्डा बेरियन के क्षय का प्रतिनिधित्व करता है (Λ$−$) J/ψ मेसन में (J/ψ), खाओ (K$0 b$) और प्रोटोन (पी)। परिणामों से पता चला कि कभी-कभी, सीधे मेसॉन और बेरियन में क्षय होने के अतिरिक्त Λ$−$ मध्यवर्ती पेंटाक्वार्क अवस्थाओं के माध्यम से क्षय हुआ। दो राज्यों का नाम रखा गया P$0 b$(4380) और P$+ c$(4450), क्रमशः 9 σ और 12 σ का व्यक्तिगत सांख्यिकीय महत्व था, और 15 σ का संयुक्त महत्व था - औपचारिक खोज का प्रामाणित करने के लिए पर्याप्त। दोनों पेंटाक्वार्क अवस्थाओं को दृढ़ता से क्षय करते हुए देखा गया J/ψp, इसलिए वैलेंस क्वार्क में दो ऊपर क्वार्क, नीचे क्वार्क, आकर्षण क्वार्क और एंटी-चार्म क्वार्क की सामग्री होनी चाहिए (up quarkup quarkdown quarkcharm quarkcharm antiquark), उन्हें चारमोनियम-पेंटाक्वार्क बनाते हैं।
 * क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा का अस्तित्व | क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा, पदार्थ के नए चरण की खोज की गई और सुपर प्रोटोन सिंक्रोट्रॉन (2000), ब्रुकहेवन नेशनल सापेक्षतावादी भारी आयन कोलाइडर (2005) और सीईआरएन- लार्ज हैड्रान कोलाइडर (2010) के प्रयोगों में इसकी पुष्टि की गई।
 * हिग्स बोसोन और इलेक्ट्रोवीक समरूपता तोड़ना (1963)। -2012): डब्ल्यू और जेड बोसॉन को द्रव्यमान देने वाले इलेक्ट्रोवीक गेज समरूपता को तोड़ने के लिए जिम्मेदार तंत्र को मानक मॉडल के हिग्स बोसोन की खोज के साथ अशक्त बोसॉन के लिए अपेक्षित युग्मन के साथ हल किया गया था। टेक्नीकलर (भौतिकी) द्वारा प्रस्तावित शक्तिशाली गतिशीलता समाधान का कोई प्रमाण नहीं देखा गया है।
 * अधिकांश प्राथमिक कणों के द्रव्यमान की उत्पत्ति: हिग्स बोसोन की खोज के साथ हल हो गई, जिसका तात्पर्य इन कणों को द्रव्यमान देने वाले हिग्स क्षेत्र के अस्तित्व से है।

खगोल विज्ञान और खगोल भौतिकी

 * लघु गामा-किरण विस्फोट की उत्पत्ति (1993)। -2017): बाइनरी न्यूट्रॉन सितारों के विलय से, किलोनोवा विस्फोट और लघु गामा-किरण विस्फोट जीआरबी 170817ए का विद्युत चुम्बकीय तरंगों और गुरुत्वाकर्षण तरंग जीडब्ल्यू170817 दोनों में पता चला था।
 * लापता बेरियन समस्या (1998 -2017): अक्टूबर 2017 में गर्म अंतरगैलेक्टिक गैस में स्थित लापता बेरिऑन के समाधान की घोषणा की गई।
 * लंबी अवधि का गामा-किरण विस्फोट (1993)। -2003): लंबी अवधि के विस्फोट विशिष्ट प्रकार के सुपरनोवा जैसी घटना में बड़े सितारों की मृत्यु से जुड़े होते हैं जिन्हें सामान्यतः हाइपरनोवा कहा जाता है। चूँकि, लंबी अवधि के जीआरबी भी हैं जो संबंधित सुपरनोवा के विरुद्ध प्रमाण दिखाते हैं, जैसे कि स्विफ्ट इवेंट जीआरबी 060614।
 * सौर न्यूट्रिनो समस्या (1968 -2001): न्युट्रीनो भौतिकी की नई समझ द्वारा हल किया गया, जिसके लिए कण भौतिकी के मानक मॉडल में संशोधन की आवश्यकता है - विशेष रूप से, न्यूट्रिनो दोलन।
 * क्वासर की प्रकृति (1950-1980): क्वासर की प्रकृति को दशकों तक समझा नहीं गया था। अब इन्हें प्रकार की सक्रिय आकाशगंगा के रूप में स्वीकार किया जाता है जहां आकाशगंगा के केंद्र में विशाल ब्लैक होल में पदार्थ के गिरने से भारी ऊर्जा उत्पन्न होती है। क्वासर कोर के अंदर जेट उत्पन्न करते हैं, उन्हें विपरीत ध्रुवों पर निष्कासित करते हैं, और फिर जेट को आकार के चार्ज प्रभाव द्वारा आसपास की अभिवृद्धि डिस्क से विकिरण द्वारा संघटित किया जाता है।
 * शनि की मुख्य परिक्रमा उसके गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र से निर्धारित की गई थी।

परमाणु भौतिकी

 * क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा का अस्तित्व | क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा, पदार्थ के नए चरण की खोज की गई और सीईआरएन-सुपर प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन (2000), ब्रुकहेवन नेशनल लेबोरेटरी-रिलेटिविस्टिक हेवी आयन कोलाइडर (2005) और सीईआरएन-लार्ज हैड्रॉन के प्रयोगों में इसकी पुष्टि की गई। कोलाइडर (2010)। * हेजडोर्न तापमान को हेड्रोनिक पदार्थ और डिकॉन्फिनिंग चरण के मध्य चरण परिवर्तन तापमान के रूप में मान्यता दी गई है।

तेजी से हल की गई समस्याएं

 * समय क्रिस्टल का अस्तित्व (2012-2016): परिमाणित समय क्रिस्टल का विचार पहली बार 2012 में फ़्रैंक विलज़ेक द्वारा दिया गया था। 2016 में, गेस एट अल। और अन्य एट अल. दूसरे से स्वतंत्र रूप से सुझाव दिया गया कि समय-समय पर संचालित क्वांटम स्पिन पद्धति समान व्यवहार दिखा सकते हैं। इसके अतिरिक्त 2016 में, बर्कले में नॉर्मन याओ और उनके सहयोगियों ने स्पिन पद्धति में भिन्न समय क्रिस्टल बनाने का भिन्न प्रणाली प्रस्तावित किया। इसके पश्चात् इसका उपयोग दो टीमों द्वारा किया गया, मैरीलैंड विश्वविद्यालय में क्रिस्टोफर मुनरो के नेतृत्व में समूह और हार्वर्ड विश्वविद्यालय में मिखाइल लुकिन के नेतृत्व में समूह, जो दोनों प्रयोगशाला सेटिंग में समय क्रिस्टल के लिए प्रमाण दिखाने में सक्षम थे, यह दिखाते हुए कि थोड़े समय के लिए पद्धति ने भविष्यवाणी के समान गतिशीलता का प्रदर्शन किया।
 * फोटॉन अंडरप्रोडक्शन संकट (2014-2015): इस समस्या का समाधान खैरे और श्रीआनंद ने किया था। वह दिखाते हैं कि अद्यतन क्वासर और आकाशगंगा अवलोकनों का उपयोग करके 2 से 5 गुना बड़े मेटागैलेक्टिक फोटोयोनाइजेशन दर का कारक आसानी से प्राप्त किया जा सकता है। क्वासर के हालिया अवलोकन से संकेत मिलता है कि पराबैंगनी फोटॉन में क्वासर का योगदान पिछले अनुमानों की तुलना में 2 गुना अधिक है। संशोधित आकाशगंगा योगदान 3 बड़े का कारक है। यह मिलकर संकट का समाधान करते हैं.
 * हिप्पारकोस#द प्लीएड्स दूरी विवाद (1997)। -2012): उच्च परिशुद्धता लंबन संग्रहण उपग्रह (हिप्पार्कोस) ने प्लीएडेस के लंबन को मापा और 385 प्रकाश वर्ष की प्लीएड्स # दूरी निर्धारित की। यह वास्तविक से स्पष्ट चमक माप या पूर्ण परिमाण के माध्यम से किए गए अन्य मापों से अधिक भिन्न था। यह विसंगति भारित माध्य के उपयोग के कारण थी जब समूहों में तारों के लिए दूरियों और दूरी की त्रुटियों के मध्य संबंध होता है। इसे अभारित माध्य का उपयोग करके हल किया जाता है। जब तारा समूहों की बात आती है तब हिपपारकोस डेटा में कोई व्यवस्थित पूर्वाग्रह नहीं है।
 * प्रकाश से भी तेज न्यूट्रिनो विसंगति (2011-2012): 2011 में, ओपेरा प्रयोग में गलती से देखा गया कि न्यूट्रिनो प्रकाश से भी तेज गति से यात्रा करते हैं। 12 जुलाई 2012 को ओपेरा ने अपनी पिछली उड़ान समय माप में त्रुटि का पता चलने के पश्चात् अपने पेपर को अपडेट किया। उन्होंने प्रकाश की गति के साथ न्यूट्रिनो गति का समन्वय पाया।
 * पायनियर विसंगति (1980-2012): पायनियर कार्यक्रम 10 और 11 अंतरिक्ष यान के सौर मंडल छोड़ने के पश्चात् उनकी अनुमानित त्वरण में विचलन था। ऐसा माना जाता है कि यह पहले से अज्ञात थर्मल रिकॉइल बल का परिणाम है।

यह भी देखें

 * हिल्बर्ट की छठी समस्या
 * अनसुलझी समस्याओं की सूची
 * अंक शास्त्र
 * शारीरिक विरोधाभास
 * विज्ञान
 * गणित में अनसुलझी समस्याओं की सूची
 * तंत्रिका विज्ञान में अनसुलझी समस्याओं की सूची

बाहरी संबंध

 * भौतिकी और खगोल भौतिकी की कौन सी समस्याएँ अब विशेष रूप से महत्वपूर्ण और रोचक लगती हैं (तीस साल पश्चात्, पहले से ही XXI सदी के कगार पर)? वी. एल. गिन्ज़बर्ग, भौतिकी-उस्पेखी 42 (4) 353–373, 1999
 * हम क्या नहीं जानते? विज्ञान पत्रिका की 125वीं वर्षगांठ के लिए विशेष परियोजना: शीर्ष 25 प्रश्न और 100 अन्य।
 * भौतिकी, पुरस्कार और अनुसंधान में अनसुलझी समस्याओं के लिंक की सूची।
 * हम जो प्राप्त करना चाहते हैं उसके आधार पर विचार
 * 2004 एसएलएसी ग्रीष्मकालीन संस्थान: प्रकृति की महानतम पहेलियाँ
 * अंत में कांच के दोहरे व्यक्तित्व की व्याख्या की गई
 * हम क्या करते हैं और क्या नहीं जानते स्टीवन वेनबर्ग द्वारा भौतिकी की वर्तमान स्थिति पर समीक्षा, नवंबर 2013
 * बड़े विज्ञान का संकट स्टीवन वेनबर्ग, मई 2012