በፊዚክስ ውስጥ ካለው ችግር እንዴት መውጣት ይቻላል?

የሚቀጥለው ትውልድ ቅንጣት ግጭት በቢሊዮኖች የሚቆጠር ዶላር ያስወጣል። በአውሮፓ እና በቻይና ውስጥ እንደዚህ ያሉ መሳሪያዎችን ለመገንባት እቅድ አለ, ነገር ግን ሳይንቲስቶች ይህ ትርጉም ያለው መሆኑን ይጠይቃሉ. ምናልባት ወደ ፊዚክስ እድገት የሚመራ አዲስ የሙከራ እና የምርምር መንገድ መፈለግ አለብን? 

ስታንዳርድ ሞዴል በ Large Hadron Collider (LHC) ላይ ጨምሮ በተደጋጋሚ ተረጋግጧል ነገር ግን የፊዚክስ የሚጠበቁትን ሁሉ አያሟላም። እንደ የጨለማ ቁስ እና የጨለማ ሃይል መኖር ወይም የስበት ኃይል ከሌሎች መሰረታዊ ሀይሎች ለምን እንደሚለይ ያሉ ምስጢሮችን ማብራራት አይችልም።

በሳይንስ ከእንደዚህ አይነት ችግሮች ጋር በተገናኘ በተለምዶ እነዚህን መላምቶች ለማረጋገጥ ወይም ውድቅ ለማድረግ መንገድ አለ። ተጨማሪ መረጃ መሰብሰብ - በዚህ ሁኔታ, ከተሻሉ ቴሌስኮፖች እና ማይክሮስኮፖች, እና ምናልባትም ሙሉ ለሙሉ አዲስ, እንዲያውም ትልቅ ሱፐር መከላከያ የመገኘት እድል ይፈጥራል ሱፐርሚሜትሪክ ቅንጣቶች.

እ.ኤ.አ. በ 2012 የቻይና የሳይንስ አካዳሚ የከፍተኛ ኢነርጂ ፊዚክስ ኢንስቲትዩት አንድ ግዙፍ ሱፐር ቆጣሪ ለመገንባት እቅድ አውጥቷል. የታቀደ ኤሌክትሮን ፖዚትሮን ኮሊደር (CEPC) ወደ 100 ኪ.ሜ አካባቢ ፣ ከ LHC አራት እጥፍ ማለት ይቻላል1). በምላሹ፣ በ2013፣ የኤል.ኤች.ሲ. ኦፕሬተር፣ ማለትም CERN፣ የተባለ አዲስ የግጭት መሳሪያ እቅዱን አሳውቋል። የወደፊት ክብ ግጭት (FCC).

1. የታቀደው CEPC, FCC እና LHC accelerators መጠን ንጽጽር.

ይሁን እንጂ ሳይንቲስቶች እና መሐንዲሶች እነዚህ ፕሮጀክቶች ከፍተኛ መዋዕለ ንዋይ ማፍሰስ ይችሉ እንደሆነ እያሰቡ ነው. በቅንጣት ፊዚክስ የኖቤል ተሸላሚው ቼን ኒንግ ያንግ ከሶስት አመታት በፊት አዲስ ሱፐርሲምሜትሪ በመጠቀም የሱፐርሲምሜትሪ ዱካ ፍለጋ በብሎጉ ላይ "የግምት ጨዋታ" በማለት ተችቷል። በጣም ውድ ግምት. በቻይና ውስጥ ባሉ ብዙ ሳይንቲስቶች ተስተጋብቷል፣ በአውሮፓ ደግሞ የሳይንስ ሊቃውንት በተመሳሳይ መንፈስ ስለ FCC ፕሮጀክት ተናገሩ።

ይህ በፍራንክፈርት የላቀ ጥናት ተቋም የፊዚክስ ሊቅ ሳቢን ሆሰንፌልደር ለጊዝሞዶ ሪፖርት ተደርጓል። -

የበለጠ ኃይለኛ ግጭቶችን ለመፍጠር የፕሮጀክቶች ተቺዎች ሁኔታው ​​ከተገነባበት ጊዜ የተለየ መሆኑን ያስተውላሉ. የምንፈልገው እንኳን እንደነበር በወቅቱ ይታወቅ ነበር። ቦግስ ሂግስ። አሁን ግቦቹ ብዙም አልተገለፁም። እና የሂግስን ግኝት ለማስተናገድ በትልቁ ሀድሮን ኮሊደር የተካሄደው የሙከራ ውጤቶች ፀጥታ - ከ2012 ጀምሮ ምንም አይነት ግኝቶች ሳይኖሩ - በመጠኑ አሰቃቂ ነው።

በተጨማሪም, በጣም የታወቀ, ግን ምናልባት ሁለንተናዊ ያልሆነ እውነታ አለ በኤል.ኤች.ሲ ላይ ስላደረጉት ሙከራዎች የምናውቀው ነገር ሁሉ የተገኘው 0,003% ያህሉ መረጃን ብቻ በመመርመር ነው። በቃ ከዚህ በላይ መቋቋም አልቻልንም። እኛን ለሚያስጨንቁን የፊዚክስ ታላላቅ ጥያቄዎች ምላሾች ቀደም ሲል ባላጤንነው 99,997% ውስጥ እንዳሉ ማስወገድ አይቻልም። ስለዚህ ሌላ ትልቅ እና ውድ ማሽን ለመገንባት ብዙ አያስፈልጎትም ነገር ግን ብዙ ተጨማሪ መረጃዎችን ለመተንተን መንገድ ለማግኘት?

በተለይ የፊዚክስ ሊቃውንት ከመኪናው ውስጥ የበለጠ ለመጭመቅ ተስፋ ስለሚያደርጉ ሊታሰብበት የሚገባ ጉዳይ ነው። በቅርብ ጊዜ የጀመረው የሁለት አመት የእረፍት ጊዜ (የተባለው) ግጭትን እስከ 2021 ድረስ እንዳይሰራ ያደርገዋል፣ ይህም ጥገናን ይፈቅዳል (2). በ2023 ከፍተኛ ማሻሻያ ከማድረግ በፊት በተመሳሳይ ወይም በመጠኑ ከፍ ባለ ሃይል መስራት ይጀምራል፣ ማጠናቀቂያው በ2026 ነው።

ይህ ዘመናዊነት አንድ ቢሊዮን ዶላር ያስወጣል (ከኤፍ.ሲ.ሲ. ከታቀደው ወጪ ጋር ሲነፃፀር ርካሽ) እና ግቡ የሚባል ነገር መፍጠር ነው። ከፍተኛ ብርሃን-ኤል.ኤች.ሲ. እ.ኤ.አ. በ 2030 ፣ ይህ መኪና በሰከንድ ከሚያመጣው የግጭት ብዛት በአስር እጥፍ ሊጨምር ይችላል።

2. በ LHC ላይ የጥገና ሥራ

ኒውትሪኖ ነበር

በኤል.ኤች.ሲ. ላይ ያልተገኙ ቅንጣቶች አንዱ፣ ምንም እንኳን ይጠበቃል ተብሎ ቢጠበቅም፣ ነው። WIMP (- በደካማ መስተጋብር ግዙፍ ቅንጣቶች). እነዚህ መላምታዊ ከባድ ቅንጣቶች (ከ10 ጂቪ/ሰ² እስከ ብዙ ቴቪ/ሴኮንድ፣ የፕሮቶን ብዛቱ ግን ከ1 ጂቪ/ሰ² በትንሹ ያነሰ ነው) ከደካማው መስተጋብር ጋር ሊወዳደር የሚችል ኃይል ካለው ከሚታየው ነገር ጋር የሚገናኙ ናቸው። በአጽናፈ ሰማይ ውስጥ ከተራ ቁስ በአምስት እጥፍ የሚበልጥ ጨለማ ቁስ የተባለውን ሚስጥራዊ ስብስብ ያብራራሉ።

በLHC፣ በእነዚህ 0,003% የሙከራ መረጃዎች ውስጥ ምንም WIMPs አልተገኙም። ይሁን እንጂ ለዚህ ርካሽ ዘዴዎች አሉ - ለምሳሌ. የXENON-NT ሙከራ (3በጣሊያን ውስጥ እና በምርምር አውታረመረብ ውስጥ በመመገብ ሂደት ውስጥ በጣም ግዙፍ የሆነ ፈሳሽ xenon ጥልቅ መሬት። በደቡብ ዳኮታ ውስጥ ባለው ሌላ ግዙፍ የxenon ቫት LZ ፍለጋው በ2020 መጀመሪያ ላይ ይጀምራል።

ሱፐርሰንሲቲቭ አልትራኮልድ ሴሚኮንዳክተር መመርመሪያዎችን የያዘ ሌላ ሙከራ ይባላል ሱፐርኬዲኤምኤስ SNOLAB፣ በ2020 መጀመሪያ ላይ ውሂብ ወደ ኦንታሪዮ መስቀል ይጀምራል። ስለዚህ በ 20 ኛው ክፍለ ዘመን በ XNUMX ዎቹ ውስጥ እነዚህን ምስጢራዊ ቅንጣቶች በመጨረሻ "መተኮስ" እድሉ እየጨመረ ነው.

ሳይንቲስቶች የጨለመ ጉዳይ እጩዎቹ ዊምፕስ ብቻ አይደሉም። ይልቁንም ሙከራዎች እንደ ኒውትሪኖዎች በቀጥታ የማይታዩ axions የተባሉ አማራጭ ቅንጣቶችን ሊያመነጩ ይችላሉ።

የሚቀጥሉት አስርት ዓመታት ከኒውትሪኖስ ጋር በተያያዙ ግኝቶች ውስጥ የመሆን እድሉ ከፍተኛ ነው። በአጽናፈ ሰማይ ውስጥ በብዛት ከሚገኙት ቅንጣቶች መካከል ናቸው. በተመሳሳይ ጊዜ, ለማጥናት በጣም አስቸጋሪ ከሆኑት አንዱ, ምክንያቱም ኒውትሪኖዎች ከተራ ቁስ ጋር በጣም ደካማ በሆነ መልኩ ይገናኛሉ.

ሳይንቲስቶች ይህ ቅንጣት በሦስት የተለያዩ ጣዕም ተብለው ከሚጠሩት እና ከሦስት የተለያዩ የጅምላ ግዛቶች የተሠራ መሆኑን ከረዥም ጊዜ ጀምሮ ያውቃሉ - ነገር ግን በትክክል ከጣዕም ጋር አይዛመዱም እና እያንዳንዱ ጣዕም በኳንተም ሜካኒክስ ምክንያት የሶስት የጅምላ ግዛቶች ጥምረት ነው። ተመራማሪዎቹ የእነዚህን ብዙሃኖች ትክክለኛ ትርጉም እና እያንዳንዱን ሽታ ለመፍጠር ሲጣመሩ የሚታዩበትን ቅደም ተከተል ለማወቅ ተስፋ ያደርጋሉ. እንደ ሙከራዎች ካትሪን በጀርመን ውስጥ በሚቀጥሉት አመታት እነዚህን እሴቶች ለመወሰን አስፈላጊውን መረጃ መሰብሰብ አለባቸው.

3. XENON-nT ማወቂያ ሞዴል

ኒውትሪኖዎች እንግዳ የሆኑ ባህሪያት አሏቸው. በጠፈር ውስጥ መጓዝ, ለምሳሌ, በጣዕም መካከል የሚወዛወዙ ይመስላሉ. ባለሙያዎች ከ Jiangmen Underground Neutrino Observatory በቻይና, በሚቀጥለው ዓመት በአቅራቢያው ከሚገኙ የኒውክሌር ኃይል ማመንጫዎች የሚለቀቁትን የኒውትሪኖዎች መረጃ መሰብሰብ ይጀምራል ተብሎ ይጠበቃል.

የዚህ አይነት ፕሮጀክት አለ ሱፐር-ካሚዮካንዴ፣ በጃፓን ውስጥ ምልከታዎች ለረጅም ጊዜ ሲደረጉ ቆይተዋል. አሜሪካ የራሷን የኒውትሪኖ መፈተሻ ጣቢያዎችን መገንባት ጀምራለች። LBNF በኢሊኖይ ውስጥ እና ከኒውትሪኖዎች ጋር ጥልቀት ያለው ሙከራ ደርሷል በደቡብ ዳኮታ.

በ1,5 ቢሊዮን ዶላር በተለያዩ ሀገራት የተደገፈው LBNF/DUNE ፕሮጀክት በ2024 ተጀምሮ በ2027 ሙሉ በሙሉ ስራ ይጀምራል ተብሎ ይጠበቃል። የኒውትሪኖን ምስጢር ለመክፈት የተነደፉ ሌሎች ሙከራዎች ያካትታሉ አቬኑ፣ በቴነሲ ውስጥ በኦክ ሪጅ ብሔራዊ ላቦራቶሪ እና አጭር የመነሻ ኒውትሪኖ ፕሮግራም ፣ በፌርሚላብ ፣ ኢሊኖይ ውስጥ

በተራው, በፕሮጀክቱ ውስጥ አፈ ታሪክ-200, እ.ኤ.አ. በ2021 ሊከፈት ተይዞ፣ ኒውትሪኖ አልባ ድርብ ቤታ መበስበስ በመባል የሚታወቀው ክስተት ይጠናል። ከአቶም አስኳል ሁለት ኒውትሮኖች በአንድ ጊዜ ወደ ፕሮቶኖች ይበሰብሳሉ ተብሎ ይታሰባል ፣ እያንዳንዱም ኤሌክትሮን እና , ከሌላ ኒውትሪኖ ጋር ይገናኛል እና ያጠፋል.

እንዲህ ዓይነት ምላሽ ቢኖር ኖሮ፣ ኒውትሪኖስ የራሳቸው ፀረ-ቁስ አካል መሆናቸውን፣ በተዘዋዋሪ ስለ መጀመሪያው አጽናፈ ዓለም ሌላ ንድፈ ሐሳብ የሚያረጋግጡ ማስረጃዎችን ያቀርባል - ለምን ከፀረ-ቁስ አካል የበለጠ ነገር እንዳለ ያብራራል።

የፊዚክስ ሊቃውንትም በመጨረሻ ወደ ህዋ ውስጥ ዘልቆ የሚገባውን እና አጽናፈ ሰማይ እንዲስፋፋ የሚያደርገውን ሚስጥራዊ የጨለማ ሃይል መመልከት ይፈልጋሉ። የጨለማ ኢነርጂ እይታ መሳሪያው (DESI) ስራ የጀመረው ባለፈው አመት ብቻ ሲሆን በ2020 ስራ ይጀምራል ተብሎ ይጠበቃል። ትልቅ የሲኖፕቲክ ዳሰሳ ቴሌስኮፕ በቺሊ፣ በብሔራዊ ሳይንስ ፋውንዴሽን/ኢነርጂ ዲፓርትመንት በመሞከር፣ ይህንን መሳሪያ በመጠቀም የተሟላ የምርምር ፕሮግራም በ2022 መጀመር አለበት።

በሌላ በኩል (4) ፣የመጨረሻዎቹ አስርት ዓመታት ክስተት እንዲሆን የታቀደው ፣በመጨረሻም የሃያኛው ዓመት ጀግና ይሆናል። ከታቀዱት ፍለጋዎች በተጨማሪ ጋላክሲዎችን እና ዝግጅቶቻቸውን በመመልከት ለጨለማ ጉልበት ጥናት አስተዋፅኦ ያደርጋል.

4. የጄምስ ዌብ ቴሌስኮፕ እይታ

ምን እንጠይቅ

በአጠቃላይ ከአስር አመታት በኋላ ተመሳሳይ ያልተመለሱ ጥያቄዎችን ብንጠይቅ ቀጣዮቹ አስርት አመታት የፊዚክስ ትምህርት ስኬታማ አይሆንም። የምንፈልገውን መልስ ስናገኝ በጣም የተሻለ ይሆናል, ነገር ግን ሙሉ ለሙሉ አዲስ ጥያቄዎች ሲነሱ, ምክንያቱም ፊዚክስ "ከእንግዲህ ምንም ጥያቄዎች የለኝም" በሚሉበት ሁኔታ ላይ መቁጠር አንችልም.