භෞතික විද්යාවේ අවුල් ජාලයෙන් මිදෙන්නේ කෙසේද?
ඊළඟ පරම්පරාවේ අංශු ඝට්ටනය සඳහා ඩොලර් බිලියන ගණනක් වැය වේ. යුරෝපයේ සහ චීනයේ එවැනි උපකරණ තැනීමට සැලසුම් කර ඇත, නමුත් විද්යාඥයින් ප්රශ්න කරන්නේ මෙය අර්ථවත්ද යන්නයි. සමහර විට අපි භෞතික විද්යාවේ ඉදිරි ගමනකට තුඩු දෙන නව අත්හදා බැලීම් සහ පර්යේෂණ ක්‍රමයක් සෙවිය යුතුද?
Large Hadron Collider (LHC) ඇතුළුව සම්මත ආකෘතිය නැවත නැවතත් තහවුරු කර ඇත, නමුත් එය භෞතික විද්යාවේ සියලු අපේක්ෂාවන් සපුරාලන්නේ නැත. අඳුරු පදාර්ථ හා අඳුරු ශක්තියේ පැවැත්ම හෝ ගුරුත්වාකර්ෂණය අනෙකුත් මූලික බලවේගවලට වඩා වෙනස් වන්නේ මන්දැයි වැනි අභිරහස් පැහැදිලි කළ නොහැක.
විද්යාවේ සම්ප්‍රදායිකව එවැනි ගැටළු සමඟ කටයුතු කරන අතර, මෙම උපකල්පන සනාථ කිරීමට හෝ ප්‍රතික්ෂේප කිරීමට ක්‍රමයක් තිබේ. අමතර දත්ත එකතු කිරීම - මෙම අවස්ථාවේ දී, වඩා හොඳ දුරේක්ෂ සහ අන්වීක්ෂ වලින්, සහ සමහර විට සම්පූර්ණයෙන්ම නව, ඊටත් වඩා විශාල සුපිරි බම්පර් එය සොයා ගැනීමට අවස්ථාවක් නිර්මාණය කරනු ඇත අධි සමමිතික අංශු.
2012 දී, චීන විද්‍යා ඇකඩමියේ අධි ශක්ති භෞතික විද්‍යා ආයතනය යෝධ සුපිරි කවුන්ටරයක් තැනීමේ සැලැස්මක් නිවේදනය කළේය. සැලසුම් කර ඇත ඉලෙක්ට්‍රෝන පොසිට්‍රෝන ඝට්ටනය (CEPC) එහි වට ප්‍රමාණය කිලෝමීටර් 100ක් පමණ වන අතර එය LHC මෙන් හතර ගුණයක් පමණ වේ (1) ඊට ප්‍රතිචාර වශයෙන්, 2013 දී, LHC හි ක්‍රියාකරු, එනම් CERN, නමින් හැඳින්වෙන නව ඝට්ටන උපාංගයක් සඳහා එහි සැලසුම නිවේදනය කළේය. අනාගත චක්‍රලේඛ ඝට්ටනය (FCC).
1. සැලසුම් කළ CEPC, FCC සහ LHC ත්වරණකාරකවල ප්‍රමාණය සංසන්දනය කිරීම.
කෙසේ වෙතත්, මෙම ව්යාපෘති විශාල ආයෝජනයක් වනු ඇත්දැයි විද්යාඥයින් සහ ඉංජිනේරුවන් කල්පනා කරති. අංශු භෞතික විද්‍යාව පිළිබඳ නොබෙල් ත්‍යාගලාභී Chen-Ning Yang, වසර තුනකට පෙර නව අධි සමමිතිය භාවිතා කරමින් අධි සමමිතියේ අංශු සෙවීම විවේචනය කරමින් එය "අනුමාන ක්‍රීඩාවක්" ලෙස හඳුන්වයි. ඉතා මිල අධික අනුමානයක්. එය චීනයේ බොහෝ විද්යාඥයින් විසින් ප්‍රතිරාවය කරන ලද අතර යුරෝපයේ විද්යාවේ ප්‍රදීපයෝ FCC ව්‍යාපෘතිය ගැන එකම ආත්මයකින් කතා කළහ.
මෙය Gizmodo වෙත වාර්තා කරන ලද්දේ Frankfurt හි උසස් අධ්‍යයන ආයතනයේ භෞතික විද්‍යාඥ Sabine Hossenfelder විසිනි. -
වඩා බලවත් ඝට්ටන නිර්මාණය කිරීමේ ව්යාපෘති විවේචනය කරන්නන් එය ගොඩනඟන විට තත්වය වෙනස් බව සටහන් කරයි. අපි පවා සොයමින් සිටි බව එවකට දැන සිටියහ බොග්ස් හිග්ස්. දැන් ඉලක්ක අඩුවෙන් අර්ථ දක්වා ඇත. 2012 වසරේ සිට කිසිදු පෙරළිකාර සොයාගැනීමක් නොමැතිව - Higgs සොයාගැනීම සඳහා නවීකරණය කරන ලද Large Hadron Collider විසින් සිදු කරන ලද පර්යේෂණවල ප්‍රතිඵලවල නිහඬතාවය තරමක් අශුභයි.
ඊට අමතරව, සුප්රසිද්ධ, නමුත් සමහර විට විශ්වීය නොවන, කාරණයක් තිබේ LHC හි අත්හදා බැලීම්වල ප්‍රතිඵල ගැන අප දන්නා සෑම දෙයක්ම පැමිණෙන්නේ එවකට ලබාගත් දත්ත වලින් 0,003% ක පමණ විශ්ලේෂණයකින් පමණි. අපිට තවත් දරාගන්න බැරි වුණා. අපව හොල්මන් කරන භෞතික විද්යාවේ මහා ප්‍රශ්නවලට පිළිතුරු දැනටමත් අප සලකා බැලූ නැති 99,997% තුළ ඇති බව බැහැර කළ නොහැක. ඉතින් සමහර විට ඔබට තවත් විශාල හා මිල අධික යන්ත්‍රයක් තැනීමට එතරම් අවශ්ය නොවේ, නමුත් තවත් බොහෝ තොරතුරු විශ්ලේෂණය කිරීමට ක්‍රමයක් සොයා ගැනීමටද?
විශේෂයෙන්ම භෞතික විද්යාඥයින් මෝටර් රථයෙන් මිරිකීමට බලාපොරොත්තු වන බැවින් එය සලකා බැලීම වටී. මෑතකදී ආරම්භ වූ වසර දෙකක අක්‍රිය කාලයක් (ඊනියා) නඩත්තු කිරීමට ඉඩ දෙමින් 2021 දක්වා ඝට්ටනය අක්‍රියව තබනු ඇත (2) එය 2023 දී ප්‍රධාන උත්ශ්‍රේණිගත කිරීමකට භාජනය වීමට පෙර, 2026 දී නිම කිරීමට නියමිතව ඇති සමාන හෝ තරමක් ඉහළ ශක්තීන්ගෙන් ක්‍රියාත්මක වීමට පටන් ගනී.
මෙම නවීකරණය සඳහා ඩොලර් බිලියනයක් වැය වනු ඇත (FCC හි සැලසුම්ගත පිරිවැයට සාපේක්ෂව ලාභදායී), සහ එහි ඉලක්කය වන්නේ ඊනියා නිර්මාණය කිරීමයි. ඉහළ දීප්තිය-LHC. 2030 වන විට මෙය මෝටර් රථයක් තත්පරයකට නිපදවන ගැටීම් සංඛ්‍යාව මෙන් දස ගුණයකින් වැඩි විය හැක.
2. LHC හි අලුත්වැඩියා කටයුතු
එය නියුට්‍රිනෝවක් විය
LHC හි අනාවරණය නොවූ අංශු වලින් එකක්, එය අපේක්ෂා කළද, වේ WIMP (-දුර්වල අන්තර් ක්රියාකාරී දැවැන්ත අංශු). මේවා උපකල්පිත බර අංශු (10 GeV / s² සිට TeV / s² කිහිපයක් දක්වා, ප්‍රෝටෝන ස්කන්ධය 1 GeV / s² ට වඩා මඳක් අඩු) දුර්වල අන්තර්ක්‍රියාවලට සමාන බලයක් සමඟ දෘශ්‍ය පදාර්ථ සමඟ අන්තර්ක්‍රියා කරයි. විශ්වයේ සාමාන්‍ය පදාර්ථයට වඩා පස් ගුණයක් බහුලව පවතින අඳුරු පදාර්ථය නම් අද්භූත ස්කන්ධයක් ඔවුන් පැහැදිලි කරනු ඇත.
LHC හි, මෙම පර්යේෂණාත්මක දත්ත වලින් 0,003% හි WIMPs හමු නොවීය. කෙසේ වෙතත්, මේ සඳහා ලාභදායී ක්රම තිබේ - උදාහරණයක් ලෙස. XENON-NT අත්හදා බැලීම (3), ඉතාලියේ ගැඹුරින් භූගතව ඇති විශාල ද්‍රව සෙනෝන් තොගයක් සහ පර්යේෂණ ජාලයට පෝෂණය කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී. දකුණු ඩැකෝටා හි LZ හි තවත් විශාල සෙනෝන් වොට් එකක, සෙවීම 2020 තරම් ඉක්මනින් ආරම්භ වේ.
අධි සංවේදී අල්ට්‍රාකෝල්ඩ් අර්ධ සන්නායක අනාවරක වලින් සමන්විත තවත් අත්හදා බැලීමක් ලෙස හැඳින්වේ SuperKDMS SNOLAB, 2020 මුලදී ඔන්ටාරියෝ වෙත දත්ත උඩුගත කිරීම ආරම්භ කරනු ඇත. එබැවින් 20 වන සියවසේ XNUMX ගණන්වල මෙම අද්භූත අංශු අවසානයේ "වෙඩි තැබීමේ" අවස්ථා වැඩි වෙමින් පවතී.
විද්‍යාඥයන් පසු පස සිටින එකම අඳුරු පදාර්ථ අපේක්ෂකයා Wimps නොවේ. ඒ වෙනුවට, අත්හදා බැලීම් මගින් නියුට්රිනෝ මෙන් සෘජුවම නිරීක්ෂණය කළ නොහැකි අක්ෂියන් නම් විකල්ප අංශු නිපදවිය හැක.
ඉදිරි දශකය නියුට්රිනෝ සම්බන්ධ සොයාගැනීම්වලට අයත් වීමට බොහෝ දුරට ඉඩ තිබේ. ඒවා විශ්වයේ වඩාත් සුලභ අංශු අතර වේ. ඒ අතරම, නියුට්රිනෝ සාමාන්‍ය ද්‍රව්‍ය සමඟ ඉතා දුර්වල ලෙස අන්තර්ක්‍රියා කරන නිසා අධ්යයනය කිරීමට අපහසුම එකක්.
මෙම අංශුව සෑදී ඇත්තේ වෙන වෙනම ඊනියා රස තුනකින් සහ වෙනම ස්කන්ධ අවස්ථා තුනකින් බව විද්‍යාඥයන් බොහෝ කලක සිට දන්නා නමුත් ඒවා රසවලට හරියටම නොගැලපෙන අතර සෑම රසයක්ම ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාව හේතුවෙන් ස්කන්ධ අවස්ථා තුනක එකතුවකි. පර්යේෂකයන් බලාපොරොත්තු වන්නේ මෙම ස්කන්ධවල නියම අර්ථයන් සහ ඒවා එකතු කර එක් එක් සුවඳ නිර්මාණය කරන විට ඒවා දිස්වන අනුපිළිවෙලයි. වැනි අත්හදා බැලීම් කැට්රින් ජර්මනියේ, ඔවුන් ඉදිරි වසරවලදී මෙම අගයන් තීරණය කිරීමට අවශ්ය දත්ත රැස් කළ යුතුය.
3. XENON-nT අනාවරක ආකෘතිය
නියුට්‍රිනෝවලට අමුතු ගුණ ඇත. නිදසුනක් වශයෙන්, අභ්යවකාශයේ ගමන් කිරීම, ඔවුන් රසයන් අතර දෝලනය වන බව පෙනේ. සිට විශේෂඥයින් Jiangmen භූගත නියුට්රිනෝ නිරීක්ෂණාගාරය ලබන වසරේ අසල පිහිටි න්‍යෂ්ටික බලාගාරවලින් විමෝචනය වන නියුට්රිනෝ පිළිබඳ දත්ත රැස් කිරීම ආරම්භ කිරීමට බලාපොරොත්තු වන චීනයේ.
මේ ආකාරයේ ව්යාපෘතියක් තිබේ සුපිරි කමියෝකන්දේ, ජපානයේ නිරීක්ෂණ දිගු කාලයක් තිස්සේ සිදුවෙමින් පවතී. එක්සත් ජනපදය තමන්ගේම නියුට්රිනෝ පරීක්ෂණ මධ්‍යස්ථාන ගොඩනැගීම අරඹා ඇත. LBNF ඉලිනොයිස්හි සහ ගැඹුරින් නියුට්රිනෝ සමඟ අත්හදා බැලීමක් DUNE දකුණු ඩැකෝටා හි.
ඩොලර් බිලියන 1,5 ක බහු-රටක අරමුදල් සහිත LBNF/DUNE ව්‍යාපෘතිය 2024 දී ආරම්භ කිරීමටත් 2027 වන විට සම්පූර්ණයෙන්ම ක්‍රියාත්මක වීමටත් අපේක්ෂා කෙරේ. නියුට්‍රිනෝවේ රහස් අගුළු ඇරීමට නිර්මාණය කර ඇති අනෙකුත් පරීක්ෂණ ඇතුළත් වේ මාවත, ටෙනසිහි ඕක් රිජ් ජාතික රසායනාගාරයේදී සහ කෙටි මූලික නියුට්රිනෝ වැඩසටහන, ඉලිනොයිස් හි ෆර්මිලාබ් හි.
අනෙක් අතට, ව්යාපෘතියේ පුරාවෘත්ත-200, 2021 දී විවෘත කිරීමට සැලසුම් කර ඇති, නියුට්රිනෝ රහිත ද්විත්ව බීටා ක්ෂය ලෙස හැඳින්වෙන සංසිද්ධියක් අධ්යයනය කරනු ඇත. පරමාණුවක න්‍යෂ්ටියෙන් නියුට්‍රෝන දෙකක් එකවර ප්‍රෝටෝන බවට ක්ෂය වන බව උපකල්පනය කෙරේ, ඒ සෑම එකක්ම ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් සහ , තවත් නියුට්‍රිනෝවක් සමඟ සම්බන්ධ වී විනාශ කරයි.
එවැනි ප්‍රතික්‍රියාවක් පැවතියේ නම්, එය නියුට්රිනෝ ඔවුන්ගේම ප්‍රතිපදාර්ථයක් බවට සාක්ෂි සපයනු ඇත, මුල් විශ්වය පිළිබඳ තවත් න්‍යායක් වක්‍රව තහවුරු කරයි - ප්‍රතිපදාර්ථයට වඩා වැඩි පදාර්ථයක් ඇත්තේ මන්දැයි පැහැදිලි කරයි.
භෞතික විද්‍යාඥයින්ට අවසානයේ දී අභ්‍යවකාශයට කාන්දු වී විශ්වය ප්‍රසාරණය වීමට හේතු වන අද්භූත අඳුරු ශක්තිය සොයා බැලීමට අවශ්ය වේ. අඳුරු බලශක්ති වර්ණාවලීක්ෂය මෙවලම (DESI) පසුගිය වසරේ පමණක් වැඩ කිරීමට පටන් ගත් අතර එය 2020 දී දියත් කිරීමට බලාපොරොත්තු වේ. විශාල සමමුහුර්ත සමීක්ෂණ දුරේක්ෂය චිලියේ, ජාතික විද්‍යා පදනම/බලශක්ති දෙපාර්තමේන්තුව විසින් නියමු කරන ලද, මෙම උපකරණ භාවිතා කරමින් පූර්ණ-පරික්ෂණ වැඩසටහනක් 2022 දී ආරම්භ කළ යුතුය.
С другой стороны (4), පිටතට යන දශකයේ සිදුවීම බවට පත්වීමට නියමිතව තිබූ, අවසානයේ විසිවන සංවත්සරයේ වීරයා බවට පත්වනු ඇත. සැලසුම්ගත සෙවීම් වලට අමතරව, මන්දාකිණි සහ ඒවායේ සංසිද්ධි නිරීක්ෂණය කිරීමෙන් අඳුරු ශක්තිය අධ්යයනය කිරීමට දායක වනු ඇත.
4. ජේම්ස් වෙබ් දුරේක්ෂයේ දෘශ්‍යකරණය
අපි මොනවද අහන්න යන්නේ
සාමාන්‍ය අර්ථයෙන් ගත් කල, තව වසර දහයකින් අප අසන්නේ පිළිතුරු නැති ප්‍රශ්නයම නම් භෞතික විද්යාවේ ඉදිරි දශකය සාර්ථක නොවනු ඇත. අපට අවශ්ය පිළිතුරු ලැබෙන විට එය වඩා හොඳ වනු ඇත, නමුත් සම්පූර්ණයෙන්ම නව ප්රශ්න පැනනඟින විට, භෞතික විද්‍යාව කිසි විටෙකත් "මට තවත් ප්රශ්න නොමැත" යැයි පවසන තත්වයක් අපට ගණන් ගත නොහැකි බැවිනි.
