ווי צו באַקומען אויס פון די ימפּאַס אין פיזיק?
דער ווייַטער דור פּאַרטאַקאַל קאַליידער וועט קאָסטן ביליאַנז פון דאָללאַרס. עס זענען פּלאַנז צו בויען אַזאַ דעוויסעס אין אייראָפּע און טשיינאַ, אָבער סייאַנטיס פרעגן צי דאָס מאכט זינען. אפֿשר מיר זאָל קוקן פֿאַר אַ נייַע וועג פון עקספּערימענטינג און פאָרשונג וואָס וועט פירן צו אַ ברייקטרו אין פיזיק?
די סטאַנדאַרד מאָדעל איז ריפּיטידלי באשטעטיקט, אַרייַנגערעכנט אין די גרויס האַדראָן קאַליידער (להק), אָבער עס טוט נישט טרעפן אַלע די עקספּעקטיישאַנז פון פיזיק. עס קען נישט דערקלערן מיסטעריעס אַזאַ ווי די עקזיסטענץ פון פינצטער מאַטעריע און פינצטער ענערגיע, אָדער וואָס ערלעכקייט איז אַזוי אַנדערש פון אנדערע פונדאַמענטאַל פאָרסעס.
אין וויסנשאַפֿט טראַדישאַנאַלי האַנדלינג מיט אַזאַ פּראָבלעמס, עס איז אַ וועג צו באַשטעטיקן אָדער ריפיוט די כייפּאַטאַסאַז. זאַמלונג פון נאָך דאַטן - אין דעם פאַל, פון בעסער טעלעסקאָפּן און מיקראָסקאָפּעס, און אפֿשר פון אַ גאָר נייַ, אַפֿילו גרעסערע סופּער באַמפּער וואָס וועט מאַכן אַ געלעגנהייט צו זיין דיסקאַווערד סופּערסימעטריק פּאַרטיקאַלז.
אין 2012, דער אינסטיטוט פון הויך ענערגיע פיזיק פון די כינעזיש אַקאַדעמי פון ססיענסעס מודיע אַ פּלאַן צו בויען אַ ריז סופּער טאָמבאַנק. פּלאַננעד עלעקטראָן פּאָסיטראָן קאַליידער (CEPC) עס וואָלט האָבן אַ אַרומנעם פון וועגן 100 קילאמעטער, כּמעט פיר מאָל אַז פון די LHC (1). אין ענטפער, אין 2013, דער אָפּעראַטאָר פון די LHC, ד"ה CERN, מודיע זיין פּלאַן פֿאַר אַ נייַ צונויפשטויס מיטל גערופן Future Circular Collider (FCC).
1. גרייס פאַרגלייַך פון די פּלאַננעד קעפּק, פקק און להק אַקסעלערייטערז.
אָבער, סייאַנטיס און ענדזשאַנירז זענען וואַנדערינג אויב די פּראַדזשעקס וועט זיין ווערט די ריזיק ינוועסמאַנט. Chen-Ning Yang, אַ נאָבעל פרייז געווינער אין פּאַרטאַקאַל פיזיק, קריטיקירט די זוכן פֿאַר שפּור פון סופּערסימעטרי ניצן נייַ סופּערסימעטרי דריי יאָר צוריק אויף זיין בלאָג, גערופֿן עס אַ "געסינג שפּיל." א זייער טייַער טרעפן. ער איז געווען עקאָוד דורך פילע סייאַנטיס אין טשיינאַ, און אין אייראָפּע, די לומאַנעריז פון וויסנשאַפֿט גערעדט אין דער זעלביקער גייסט וועגן די FCC פּרויעקט.
דאָס איז געווען געמאלדן צו Gizmodo דורך Sabine Hossenfelder, אַ פיזיקער אין דעם אינסטיטוט פֿאַר אַוואַנסירטע לערנען אין פראנקפורט. —
קריטיקערס פון פּראַדזשעקס צו שאַפֿן מער שטאַרק קאַלידערז טאָן אַז די סיטואַציע איז אַנדערש פון ווען עס איז געווען געבויט. ע ס אי ז דעמאל ט געװע ן באקאנט , א ז מי ר האב ן אפיל ו געזוכט די היגס באָסאָן. איצט די צילן זענען ווייניקער דיפיינד. און די שטילקייט אין די רעזולטאַטן פון יקספּעראַמאַנץ געפירט דורך די גרויס האַדראָן קאַליידער אַפּגריידיד צו אַקאַמאַדייט די Higgs ופדעקונג - אָן ברייקטרו פיינדינגז זינט 2012 - איז עפּעס אַמאַנאַס.
אין דערצו, עס איז אַ באַוווסט, אָבער טאָמער נישט וניווערסאַל פאַקט אַז אַלץ וואָס מיר וויסן וועגן די רעזולטאַטן פון יקספּעראַמאַנץ אין די LHC קומט פֿון די אַנאַליסיס פון בלויז וועגן 0,003% פון די דאַן באקומען דאַטן. מיר האָבן נאָר נישט געקענט שעפּן מער. מען קען נישט אויסשליסן אז די ענטפערס אויף די גרויסע פראגעס פון פיזיק וואס כאפן אונז זענען שוין אין די 99,997% וואס מיר האבן נישט באטראכט. אפֿשר איר דאַרפֿן נישט אַזוי פיל צו בויען אן אנדער גרויס און טייַער מאַשין, אָבער צו געפֿינען אַ וועג צו אַנאַלייז פיל מער אינפֿאָרמאַציע?
עס איז ווערט קאַנסידערינג, ספּעציעל זינט פיסיסיסץ האָפן צו קוועטשן אפילו מער פון די מאַשין. א צוויי-יאָר דאַונטיים (אַזוי גערופענע) וואָס אנגעהויבן לעצטנס וועט האַלטן די קאַליידער ינאַקטיוו ביז 2021, אַלאַוינג פֿאַר וישאַלט (2). דערנאָך, עס וועט אָנהייבן אַפּערייטינג מיט ענלעך אָדער אַ ביסל העכער ענערגיע, איידער עס וועט זיין אַ הויפּט אַפּגרייד אין 2023, מיט קאַמפּלישאַן סקעדזשולד פֿאַר 2026.
דער אַפּגרייד וועט קאָסטן אַ ביליאָן דאָללאַרס (ביליק קאַמפּערד צו די פּלאַננעד קאָס פון די FCC), און זייַן ציל איז צו שאַפֿן אַ אַזוי גערופענע. הויך לומינאָסיטי-להק. אין 2030, דאָס קען פאַרגרעסערן צענדליקער די נומער פון קאַליזשאַנז וואָס אַ מאַשין טראגט פּער סעקונדע.
2. פאַרריכטן אַרבעט אויף די להק
עס איז געווען אַ נעטרינאָ
איינער פון די פּאַרטיקאַלז וואָס איז נישט דיטעקטאַד ביי די LHC, כאָטש עס איז געווען דערוואַרט צו זיין, איז WIMP (-ווייקלי ינטעראַקטינג מאַסיוו פּאַרטיקאַלז). דאָס זענען כייפּעטיק שווער פּאַרטיקאַלז (פון 10 GeV / s² צו עטלעכע טעוו / s², בשעת די פּראָטאָן מאַסע איז אַ ביסל ווייניקער ווי 1 GeV / s²) ינטעראַקטינג מיט קענטיק ענין מיט אַ קראַפט פאַרגלייַכלעך צו די שוואַך ינטעראַקשאַן. זיי וואָלט דערקלערן די מיסטעריעז מיסטעריעז מאַסע גערופן פינצטער מאַטעריע, וואָס איז פינף מאָל מער געוויינטלעך אין די אַלוועלט ווי פּראָסט ענין.
אין די LHC, קיין WIMPs זענען געפֿונען אין די 0,003% פון די יקספּערמענאַל דאַטן. אָבער, עס זענען טשיפּער מעטהאָדס פֿאַר דעם - פֿאַר בייַשפּיל. XENON-NT עקספּערימענט (3), אַ ריזיק וואַט פון פליסיק קסענאָן טיף ונטערערד אין איטאליע און אין דעם פּראָצעס פון זיין פאסטעכער אין די פאָרשונג נעץ. אין אן אנדער ריזיק וואַט פון קסענאָן, LZ אין דרום דעקאטע, די זוכן וועט אָנהייבן ווי פרי ווי 2020.
אן אנדער עקספּערימענט, קאַנסיסטינג פון סופּערסענסיטיוו אַלטראַקאַלד סעמיקאַנדאַקטער דעטעקטאָרס, איז גערופן SuperKDMS SNOLAB, וועט אָנהייבן ופּלאָאַדינג דאַטן צו אָנטאַריאָ אין פרי 2020. אַזוי די גיכער פון לעסאָף "שיסן" די מיסטעריעז פּאַרטיקאַלז אין די 20 ס פון די XNUMXth יאָרהונדערט זענען ינקריסינג.
ווימפּס זענען נישט די בלויז קאַנדאַדייץ פֿאַר טונקל ענין וואָס סייאַנטיס זענען נאָך. אַנשטאָט, יקספּעראַמאַנץ קענען פּראָדוצירן אָלטערנאַטיוו פּאַרטיקאַלז גערופן אַקסיאָנס, וואָס קענען ניט זיין גלייך באמערקט ווי נעוטרינאָס.
עס איז זייער מסתּמא אַז די ווייַטער יאָרצענדלינג וועט געהערן צו דיסקאַוועריז שייַכות צו נעוטרינאָס. זיי זענען צווישן די מערסט שעפעדיק פּאַרטיקאַלז אין די אַלוועלט. אין דער זעלביקער צייַט, איינער פון די מערסט שווער צו לערנען, ווייַל נעוטרינאָס ינטעראַקט זייער שוואַך מיט פּראָסט ענין.
ססיענטיסץ האָבן לאַנג געוואוסט אַז דער פּאַרטאַקאַל איז געמאכט פון דריי באַזונדער אַזוי גערופענע פלייווערז און דריי באַזונדער מאַסע שטאַטן - אָבער זיי טאָן ניט פּונקט גלייַכן פלייווערז, און יעדער טאַם איז אַ קאָמבינאַציע פון דרייַ מאַסע שטאַטן רעכט צו קוואַנטום מאַקאַניקס. די ריסערטשערז האָפֿן צו געפֿינען די פּינטלעך מינינגז פון די מאסע און די סדר אין וואָס זיי דערשייַנען ווען זיי זענען קאַמביינד צו שאַפֿן יעדער גערוך. יקספּעראַמאַנץ אַזאַ ווי קאַטערין אין דייַטשלאַנד, זיי מוזן קלייַבן די נייטיק דאַטן צו באַשליסן די וואַלועס אין די קומענדיק יאָרן.
3. XENON-NT דיטעקטער מאָדעל
נעוטרינאָס האָבן מאָדנע פּראָפּערטיעס. טראַוואַלינג אין פּלאַץ, פֿאַר בייַשפּיל, זיי ויסקומען צו אַסאַליישאַן צווישן טייסץ. עקספּערץ פון דזשיאַנגמען ונטערערד נעוטרינאַ אָבסערוואַטאָרי אין טשיינאַ, וואָס איז געריכט צו אָנהייבן קאַלעקטינג דאַטן אויף נעוטרינאָס ימיטיד פון נירביי יאָדער מאַכט פּלאַנץ ווייַטער יאָר.
עס איז אַ פּרויעקט פון דעם טיפּ סופּער קאַמיאָקאַנדע, אַבזערוויישאַנז אין יאַפּאַן האָבן שוין געגאנגען אויף פֿאַר אַ לאַנג צייַט. האָט אָנגעהויבן בויען אירע אייגענע נעטרינאָ טעסט זייטלעך. לבנף אין יללינאָיס און אַן עקספּערימענט מיט נעוטרינאָס אין טיף דון אין דרום דעקאטע.
די $ 1,5 ביליאָן מולטי-לאַנד פאַנדאַד LBNF / DUNE פּרויעקט איז געריכט צו אָנהייבן אין 2024 און זיין גאָר אַפּעריישאַנאַל דורך 2027. אנדערע יקספּעראַמאַנץ דיזיינד צו ופשליסן די סיקריץ פון די נוטרינאָ אַרייַננעמען אַוועניו, אין די Oak Ridge National Laboratory אין טעננעססעע, און קורץ באַסעלינע נוטרינאָ פּראָגראַם, אין פערמילאַב, יללינאָיס.
אין קער, אין די פּרויעקט לעגענדע-200, סקעדזשולד צו עפענען אין 2021, אַ דערשיינונג באקאנט ווי נעוטרינאָלאָס טאָפּל ביתא פאַרפוילן וועט זיין געלערנט. עס איז אנגענומען אַז צוויי נעוטראָן פון די קערן פון אַן אַטאָם סיימאַלטייניאַסלי פאַרפוילן אין פּראָטאָנס, וואָס יעדער פון זיי אַרויסוואַרפן אַן עלעקטראָן און , קומט אין קאָנטאַקט מיט אן אנדער נעטרינאָ און פאַרניכטן.
אויב אַזאַ רעאַקציע איז געווען, עס וואָלט צושטעלן זאָגן אַז נעוטרינאָס זענען זייער אייגן אַנטי-מאַטטער, ומדירעקט קאַנפערמינג אן אנדער טעאָריע וועגן די פרי אַלוועלט - דערקלערן וואָס עס איז מער ענין ווי אַנטי-מאַטטער.
פיסיסיס ווילן אויך לעסאָף לערנען די מיסטעריעז פינצטער ענערגיע וואָס פּענאַטרייץ פּלאַץ און פירט צו די יקספּאַנשאַן פון די אַלוועלט. פינצטער ענערגיע ספּעקטראַסקאָפּי די געצייַג (DESI) בלויז סטאַרטעד ארבעטן לעצטע יאָר און איז געריכט צו זיין לאָנטשט אין 2020. גרויס סינאָפּטיק יבערבליק טעלעסקאָפּ אין טשילע, פּיילייטיד דורך די נאַשאַנאַל וויסנשאַפֿט וויקיפּעדיע / דעפּאַרטמענט פון ענערגיע, אַ פול-פלעדזשד פאָרשונג פּראָגראַם מיט דעם ויסריכט זאָל אָנהייבן אין 2022.
С другой стороны (4), וואָס איז געווען באַשערט צו ווערן די געשעעניש פון די אַרויסגאַנג פון יאָרצענדלינג, וועט יווענטשאַוואַלי ווערן דער העלד פון די צוואַנציק יאָרטאָג. אין אַדישאַן צו די פּלאַננעד אָנפֿרעגן, עס וועט ביישטייערן צו די לערנען פון פינצטער ענערגיע דורך אַבזערווינג גאַלאַקסיעס און זייער דערשיינונגען.
4. וויסואַליזאַטיאָן פון די יעקב וועב טעלעסקאָפּ
וואָס זענען מיר געגאנגען צו פרעגן
אין פּראָסט זינען, די ווייַטער יאָרצענדלינג אין פיזיק וועט נישט זיין געראָטן אויב צען יאָר פון איצט מיר פרעגן די זעלבע אַנאַנסערד פראגעס. עס וועט זיין פיל בעסער ווען מיר באַקומען די ענטפֿערס וואָס מיר וועלן, אָבער אויך ווען עס קומען גאָר נייַע פראגעס, ווייַל מיר קענען נישט רעכענען אויף אַ סיטואַציע אין וואָס די פיזיק וועט זאָגן, "איך האָבן קיין מער שאלות," קיינמאָל.
