Meriv çawa di fizîkê de ji bêserûberiyê derkeve?

Berhevkara parçikê ya nifşê din dê bi mîlyaran dolar mesref bike. Li Ewropa û Çînê plan hene ku cîhazên weha çêbikin, lê zanyar dipirsin gelo ev maqûl e. Dibe ku divê em li rêyek nû ya ceribandin û lêkolînê bigerin ku dê bibe sedema pêşkeftinek di fîzîkê de? 

Modela Standard gelek caran hatiye pejirandin, di nav wan de Lihevhatina Hadronê ya Mezin (LHC), lê ew hemî hêviyên fizîkê nagire. Ew nikare sirên mîna hebûna maddeya tarî û enerjiya tarî, an jî çima gravity ji hêzên din ên bingehîn ew qas cûda ye rave bike.

Di zanistiya kevneşopî de ku bi pirsgirêkên weha re mijûl dibe, rêyek heye ku van hîpotezan piştrast bike an jî red bike. berhevkirina daneyên zêde - di vê rewşê de, ji teleskop û mîkroskopên çêtir, û dibe ku ji nûvek, hêj mezintir super bumper ku wê şansek were kifşkirin çêbike perçeyên supersymmetric.

Di sala 2012-an de, Enstîtuya Fîzîkê ya Enerjiya Bilind a Akademiya Zanistî ya Chineseînî planek ji bo avakirina super counter-ek mezin ragihand. Plankirin Lihevkera Pozîtron a Elektronî (CEPC) dora wê bi qasî 100 km be, hema çar caran ji LHC (1). Di bersivê de, di sala 2013-an de, operatorê LHC, ango CERN, plana xwe ya ji bo amûrek pevçûnek nû ya bi navê Pevçûnek Circular Pêşeroj (FCC).

1. Berhevdana mezinbûnê ya bilezkerên CEPC, FCC û LHC yên plansazkirî.

Lêbelê, zanyar û endezyar meraq dikin gelo dê ev proje hêjayî veberhênana mezin bin. Chen-Ning Yang, xwediyê Xelata Nobelê ya fîzîkê ya perçeyan, sê sal berê li ser bloga xwe lêgerîna şopên supersymmetry bi karanîna supersymmetrya nû rexne kir û jê re got "lîstika texmînkirinê". Texmînek pir biha. Ew ji hêla gelek zanyarên li Chinaînê ve hate pejirandin, û li Ewrûpayê, ronakbîrên zanistê bi heman ruhî di derbarê projeya FCC de axivîn.

Ev ji hêla Sabine Hossenfelder, fîzîknasek li Enstîtuya Lêkolînên Pêşkeftî ya li Frankfurtê, ji Gizmodo re hate ragihandin. -

Rexnegirên projeyên ji bo afirandina kolberên bihêztir destnîşan dikin ku rewş ji dema ku hatî çêkirin cûda ye. Wê demê dihat zanîn ku em jî lê digeriyan Bozona Higgs. Niha armanc kêm hatine diyarkirin. Û bêdengiya di encamên ceribandinên ku ji hêla Kolîdera Mezin a Hadronê ve hatî nûve kirin da ku vedîtina Higgs bicîh bîne - ku ji sala 2012-an vir ve ti vedîtinên serketinê tune ye - hinekî xeternak e.

Wekî din, rastiyek naskirî heye, lê dibe ku ne gerdûnî ye her tiştê ku em di derbarê encamên ceribandinên li LHC de dizanin ji analîza tenê ji sedî 0,003% ji daneyên ku wê demê hatine bidestxistin tê. Tenê me nikarîbû zêdetir bibira. Nabe ku were veqetandin ku bersivên pirsên mezin ên fizîkê yên ku me dikişînin jixwe di 99,997% de ye ku me nehesiband. Ji ber vê yekê dibe ku hûn ne ew qas hewce ne ku hûn makîneyek din a mezin û biha ava bikin, lê ji bo ku hûn rêyek bibînin ku hûn agahdariya pir zêde analîz bikin?

Hêjayî fikirînê ye, nemaze ji ber ku fîzîknas hêvî dikin ku hê bêtir ji gerîdeyê derxînin. Demek du-salî (bi navê) ku vê dawiyê dest pê kir, dê collider heya sala 2021-an neçalak bihêle, ku destûrê bide lênihêrînê (2). Dûv re ew ê bi enerjiyên wekhev an hinekî bilindtir dest bi xebitandinê bike, berî ku di sala 2023-an de nûvekirinek mezin derbas bike, digel ku di sala 2026-an de hatî plansaz kirin.

Ev nûjenkirin dê mîlyarek dolar lêçûn (li gorî lêçûna plankirî ya FCC-ê erzan), û armanca wê ew e ku bi vî rengî çêbikin. Ronahiya Bilind-LHC. Di sala 2030-an de, ev dikare bi deh qatan hejmara lêqewiminên ku otomobîlek di çirkeyê de çêdike zêde bike.

2. Karê tamîrkirinê li ser LHC

ew neutrîno bû

Yek ji wan perçeyên ku li LHC-ê nehatin tespît kirin, her çend tê texmîn kirin ku ew be jî WIMP (-Pirçikên girs ên ku bi hevûdu ve girêdayî ne). Vana pirtikên giran ên hîpotetîk in (ji 10 GeV / s² heya çend TeV / s², dema ku girseya protonê piçekî ji 1 GeV / s² kêmtir e) bi maddeya xuyangê re bi hêzek ku bi danûstendina qels re tê berhev kirin re têkildar in. Ew ê girseya nepenî ya ku jê re maddeya tarî tê gotin, rave bikin, ku di gerdûnê de ji madeya asayî pênc qat zêdetir hevpar e.

Li LHC, di van 0,003% daneyên ceribandinê de tu WIMP nehatin dîtin. Lêbelê, ji bo vê yekê rêbazên erzantir hene - mînakî. Ezmûna XENON-NT (3), li Îtalyayê û di pêvajoya ku di nava tora lêkolînê de tê xwarê, valahiya xenon a şil a mezin a li binê erdê kûr e. Li valahiya din a mezin a xenon, LZ li Dakotaya Başûr, lêgerîn dê di destpêka sala 2020-an de dest pê bike.

Ezmûnek din, ku ji detektorên nîvconductor ultrasard ên superhesas pêk tê, tê gotin SuperKDMS SNOLAB, dê di destpêka 2020-an de dest bi barkirina daneyan li Ontario bike. Ji ber vê yekê şansên ku di dawiya salên 20-an ên sedsala XNUMX-an de van perçeyên nepenî "gule" bikin, zêde dibin.

Wimps ne tenê namzetên madeya tarî ne ku zanyar li pey wan in. Di şûna wê de, ceribandin dikarin perçeyên alternatîf ên bi navê axyon têne hilberandin, ku mîna neutrînoyan rasterast nayên dîtin.

Pir îhtîmal e ku deh salên pêş de dê bibe keşfên ku bi neutrînoyan ve girêdayî ne. Ew di gerdûnê de di nav pariyên herî zêde de ne. Di heman demê de, yek ji wan ên herî dijwar lêkolîn e, ji ber ku neutrîno bi maddeya asayî re pir qels tevdigere.

Zanyaran ji mêj ve zanin ku ev parçik ji sê celebên ku jê re tê gotin çêj û sê rewşên girseyê yên cihê pêk tê - lê ew tam li hev nagirin, û her çêj ji ber mekanîka kuantumê ji sê rewşên girseyê têkeliyek e. Lekolînwan hêvîdar in ku wateya rastîn a van girseyan û rêza ku ew xuya dikin dema ku ew têne hev kirin ji bo afirandina her bîhnekê bibînin. Ceribandinên wek CATERINE li Elmanyayê, divê ew daneyên ku ji bo destnîşankirina van nirxan di salên pêş de hewce ne berhev bikin.

3. Modela detektora XENON-nT

Neutrîno xwedî taybetmendiyên ecêb in. Mînakî, gera li fezayê, dixuye ku ew di navbera çêjên xwe de diherike. Pisporên ji Çavdêrxaneya Neutrînoyê ya Binerdê Jiangmen li Çînê, ku tê payîn sala bê dê dest bi berhevkirina daneyên li ser neutrînoyên ku ji santralên nukleerî yên li derdorê tên belav kirin.

Projeyek bi vî rengî heye Super Kamiokande, çavdêriyên li Japonyayê ji bo demeke dirêj didomin. Dewletên Yekbûyî dest bi avakirina cîhên ceribandina neutrînoya xwe kir. LBNF li Illinois û ceribandinek bi neutrînoyan di kûrahiyê de GIRIK li Dakotaya Başûr.

Projeya LBNF/DUNE ya 1,5 mîlyar dolarî ya ku ji pir welatan tê fînanse kirin tê pêşbînîkirin ku di sala 2024-an de dest pê bike û heya 2027-an bi tevahî bixebite. Ceribandinên din ên ku ji bo vekirina nehêniyên neutrînoyê hatine çêkirin hene RÊYA FIREH Û NEXKIRI, li Laboratory Neteweyî ya Oak Ridge li Tennessee, û bernameya neutrîno ya bingehîn a kurt, li Fermilab, Illinois.

Di encamê de, di projeyê de Legend-200, Tê plansaz kirin ku di sala 2021-an de were vekirin, diyardeyek ku wekî hilweşîna beta ya ducarî ya bê neutrîno tê zanîn dê were lêkolîn kirin. Tê texmîn kirin ku du notronên ji navokek atomê di heman demê de dikevin proton, her yek ji wan elektronek derdixe û , bi neutrînoyeke din re dikeve têkiliyê û tune dike.

Ger reaksiyonek weha hebûya, ew ê delîl peyda bike ku neutrîno antîmaddeya wan bi xwe ne, bi awayekî nerasterast teoriyek din a li ser gerdûna destpêkê piştrast dike - rave dike ka çima ji antîmaddeyê bêtir madde heye.

Fîzîknas jî dixwazin di dawiyê de enerjiya tarî ya razdar a ku di fezayê de derbas dibe û dibe sedema berbelavbûna gerdûnê lêkolîn bikin. Spektroskopiya enerjiya tarî Amûra (DESI) tenê sala borî dest bi xebatê kir û tê payîn ku di sala 2020-an de were destpêkirin. Teleskopa Lêkolînê ya Sînoptîk a Mezin li Şîlî, ku ji hêla Weqfa Zanistî ya Neteweyî / Wezareta Enerjiyê ve hatî pilot kirin, bernameyek lêkolînê ya bêkêmasî ku vê amûrê bikar tîne divê di sala 2022-an de dest pê bike.

Li aliyê din (4), ku qedera wê bû ku bibe bûyera deh salên derketinê, dê di dawiyê de bibe lehengê salvegera bîstemîn. Ji bilî lêgerînên plankirî, ew ê bi çavdêriya galaksiyan û diyardeyên wan beşdarî lêkolîna enerjiya tarî bibe.

4. Dîtina Teleskopa James Webb

Em ê çi bipirsin

Di aqilê hevpar de, deh salên pêşeroj di fîzîkê de dê ne serketî be ger deh sal şûnde em heman pirsên bêbersiv bipirsin. Gava ku em bersivên ku em dixwazin bistînin, dê pir çêtir be, lê di heman demê de gava pirsên bi tevahî nû derdikevin holê, ji ber ku em nikanin li ser rewşek ku tê de fîzîk bêje, "Pirsên min ên din tune" hesab bikin.