ເຮັດແນວໃດເພື່ອອອກຈາກ impasse ໃນຟີຊິກ?
ການ collider particle ລຸ້ນຕໍ່ໄປຈະມີມູນຄ່າຫຼາຍຕື້ໂດລາ. ມີແຜນການທີ່ຈະສ້າງອຸປະກອນດັ່ງກ່າວຢູ່ໃນເອີຣົບແລະຈີນ, ແຕ່ນັກວິທະຍາສາດຕັ້ງຄໍາຖາມວ່ານີ້ມີຄວາມຫມາຍຫຼືບໍ່. ບາງທີພວກເຮົາຄວນຈະຊອກຫາວິທີການໃຫມ່ຂອງການທົດລອງແລະການຄົ້ນຄວ້າທີ່ຈະນໍາໄປສູ່ການແຕກແຍກໃນຟີຊິກ?
ຮູບແບບມາດຕະຖານໄດ້ຖືກຢືນຢັນເລື້ອຍໆ, ລວມທັງຢູ່ໃນຂະຫນາດໃຫຍ່ Hadron Collider (LHC), ແຕ່ມັນບໍ່ຕອບສະຫນອງຄວາມຄາດຫວັງຂອງຟີຊິກທັງຫມົດ. ມັນບໍ່ສາມາດອະທິບາຍຄວາມລຶກລັບເຊັ່ນການມີຢູ່ຂອງວັດຖຸມືດ ແລະພະລັງງານມືດ, ຫຼືເປັນຫຍັງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຈຶ່ງແຕກຕ່າງຈາກພະລັງພື້ນຖານອື່ນໆ.
ໃນວິທະຍາສາດຕາມປະເພນີການຈັດການກັບບັນຫາດັ່ງກ່າວ, ມີວິທີທີ່ຈະຢືນຢັນຫຼືປະຕິເສດການສົມມຸດຕິຖານເຫຼົ່ານີ້. ການເກັບກໍາຂໍ້ມູນເພີ່ມເຕີມ - ໃນກໍລະນີນີ້, ຈາກ telescopes ດີກວ່າແລະກ້ອງຈຸລະທັດ, ແລະບາງທີຈາກການໃຫມ່ຫມົດ, ເຖິງແມ່ນວ່າຂະຫນາດໃຫຍ່. ສຸດຍອດ ທີ່ຈະສ້າງໂອກາດທີ່ຈະຄົ້ນພົບ ອະນຸພາກ supersymmetric.
ໃນປີ 2012, ສະຖາບັນຟີຊິກພະລັງງານສູງຂອງສະຖາບັນວິທະຍາສາດຈີນໄດ້ປະກາດແຜນການທີ່ຈະສ້າງ super counter ຍັກໃຫຍ່. ວາງແຜນ Electron Positron Collider (CEPC) ມັນຈະມີເສັ້ນຜ່າສູນກາງປະມານ 100 ກິໂລແມັດ, ເກືອບສີ່ເທົ່າຂອງ LHC (1). ໃນການຕອບສະຫນອງ, ໃນປີ 2013, ຜູ້ປະຕິບັດງານຂອງ LHC, i.e. CERN, ໄດ້ປະກາດແຜນການຂອງຕົນສໍາລັບອຸປະກອນການປະທະກັນໃຫມ່ທີ່ເອີ້ນວ່າ. Future Circular Collider (FCC).
1. ການປຽບທຽບຂະໜາດຂອງເຄື່ອງເລັ່ງ CEPC, FCC ແລະ LHC ທີ່ວາງແຜນໄວ້.
ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ນັກວິທະຍາສາດແລະວິສະວະກອນກໍາລັງສົງໄສວ່າໂຄງການເຫຼົ່ານີ້ຈະມີມູນຄ່າການລົງທຶນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. Chen-Ning Yang, ຜູ້ໄດ້ຮັບລາງວັນໂນແບນດ້ານຟີຊິກອະນຸພາກ, ໄດ້ວິພາກວິຈານການຊອກຫາຮ່ອງຮອຍຂອງ supersymmetry ໂດຍໃຊ້ supersymmetry ໃໝ່ ເມື່ອສາມປີກ່ອນໃນ blog ຂອງລາວ, ໂດຍເອີ້ນມັນເປັນ "ເກມຄາດເດົາ." ການຄາດເດົາລາຄາແພງຫຼາຍ. ລາວໄດ້ຖືກສະທ້ອນໂດຍນັກວິທະຍາສາດຈໍານວນຫຼາຍໃນປະເທດຈີນ, ແລະໃນເອີຣົບ, ແສງສະຫວ່າງຂອງວິທະຍາສາດໄດ້ເວົ້າໃນຈິດໃຈດຽວກັນກ່ຽວກັບໂຄງການ FCC.
ນີ້ໄດ້ຖືກລາຍງານໃຫ້ Gizmodo ໂດຍ Sabina Hossenfelder, ນັກຟິສິກຂອງສະຖາບັນການສຶກສາຂັ້ນສູງໃນ Frankfurt. -
ນັກວິຈານໂຄງການທີ່ຈະສ້າງ colliders ມີອໍານາດຫຼາຍສັງເກດວ່າສະຖານະການແມ່ນແຕກຕ່າງຈາກເວລາທີ່ມັນຖືກສ້າງຂຶ້ນ. ມັນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກໃນເວລາທີ່ພວກເຮົາກໍາລັງຊອກຫາເຖິງແມ່ນວ່າ Bogs Higgs. ໃນປັດຈຸບັນເປົ້າຫມາຍແມ່ນຖືກກໍານົດຫນ້ອຍລົງ. ແລະຄວາມງຽບຢູ່ໃນຜົນຂອງການທົດລອງທີ່ດໍາເນີນການໂດຍຂະຫນາດໃຫຍ່ Hadron Collider ຍົກລະດັບເພື່ອຮອງຮັບການຄົ້ນພົບ Higgs - ໂດຍບໍ່ມີການຄົ້ນພົບທີ່ແຕກຫັກນັບຕັ້ງແຕ່ 2012 - ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງເປັນຕາຢ້ານ.
ນອກຈາກນັ້ນ, ມີຄວາມຈິງທີ່ຮູ້ຈັກ, ແຕ່ບາງທີອາດບໍ່ແມ່ນທົ່ວໄປ ທຸກສິ່ງທຸກຢ່າງທີ່ພວກເຮົາຮູ້ກ່ຽວກັບຜົນໄດ້ຮັບຂອງການທົດລອງຢູ່ LHC ແມ່ນມາຈາກການວິເຄາະພຽງແຕ່ປະມານ 0,003% ຂອງຂໍ້ມູນທີ່ໄດ້ຮັບຫຼັງຈາກນັ້ນ. ພວກເຮົາພຽງແຕ່ບໍ່ສາມາດຈັດການເພີ່ມເຕີມ. ມັນບໍ່ສາມາດປະຕິເສດໄດ້ວ່າຄໍາຕອບຂອງຄໍາຖາມທີ່ຍິ່ງໃຫຍ່ຂອງຟີຊິກທີ່ haunt ພວກເຮົາມີແລ້ວຢູ່ໃນ 99,997% ທີ່ພວກເຮົາບໍ່ໄດ້ພິຈາລະນາ. ດັ່ງນັ້ນບາງທີເຈົ້າບໍ່ຕ້ອງການຫຼາຍເພື່ອສ້າງເຄື່ອງຈັກໃຫຍ່ແລະລາຄາແພງອີກ, ແຕ່ຊອກຫາວິທີການວິເຄາະຂໍ້ມູນເພີ່ມເຕີມບໍ?
ມັນເປັນມູນຄ່າພິຈາລະນາ, ໂດຍສະເພາະນັບຕັ້ງແຕ່ນັກຟິສິກຫວັງວ່າຈະບີບອອກຈາກເຄື່ອງຈັກຫຼາຍກວ່າເກົ່າ. ການຢຸດເວລາສອງປີ (ອັນທີ່ເອີ້ນວ່າ) ທີ່ເລີ່ມຕົ້ນບໍ່ດົນມານີ້ຈະເຮັດໃຫ້ເຄື່ອງ collider ບໍ່ເຄື່ອນໄຫວຈົນກ່ວາ 2021, ອະນຸຍາດໃຫ້ມີການບໍາລຸງຮັກສາ (2). ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ມັນຈະເລີ່ມປະຕິບັດດ້ວຍພະລັງງານທີ່ຄ້າຍຄືກັນຫຼືສູງກວ່າ, ກ່ອນທີ່ຈະໄດ້ຮັບການຍົກລະດັບທີ່ສໍາຄັນໃນປີ 2023, ໂດຍມີກໍານົດໃຫ້ສໍາເລັດໃນປີ 2026.
ການຍົກລະດັບນີ້ຈະມີມູນຄ່າຫນຶ່ງຕື້ໂດລາ (ລາຄາຖືກເມື່ອທຽບກັບຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທີ່ວາງແຜນຂອງ FCC), ແລະເປົ້າຫມາຍຂອງມັນແມ່ນການສ້າງອັນທີ່ເອີ້ນວ່າ. High Luminosity-LHC. ຮອດປີ 2030, ອັນນີ້ອາດຈະເພີ່ມຂຶ້ນສິບເທົ່າຕົວເລກຂອງການປະທະກັນຂອງລົດທີ່ເກີດຂຶ້ນຕໍ່ວິນາທີ.
2. ວຽກງານສ້ອມແປງກ່ຽວກັບ LHC
ມັນແມ່ນ neutrino
ຫນຶ່ງໃນອະນຸພາກທີ່ບໍ່ໄດ້ກວດພົບຢູ່ໃນ LHC, ເຖິງແມ່ນວ່າມັນຄາດວ່າຈະເປັນ, ແມ່ນ Wimp (-ມີປະຕິກິລິຍາອ່ອນເພຍອະນຸພາກຂະໜາດໃຫຍ່). ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນອະນຸພາກຫນັກສົມມຸດຕິຖານ (ຈາກ 10 GeV / s²ເຖິງຫຼາຍ TeV / s², ໃນຂະນະທີ່ມະຫາຊົນ proton ແມ່ນເລັກນ້ອຍຫນ້ອຍກວ່າ 1 GeV / s²) ປະຕິສໍາພັນກັບບັນຫາທີ່ເຫັນໄດ້ດ້ວຍຜົນບັງຄັບໃຊ້ທຽບກັບການໂຕ້ຕອບທີ່ອ່ອນແອ. ເຂົາເຈົ້າຈະອະທິບາຍເຖິງມວນອັນລຶກລັບທີ່ເອີ້ນວ່າເລື່ອງມືດ, ເຊິ່ງພົບທົ່ວໄປໃນຈັກກະວານເຖິງ XNUMX ເທົ່າກວ່າເລື່ອງທຳມະດາ.
ຢູ່ທີ່ LHC, ບໍ່ພົບ WIMPs ໃນ 0,003% ຂອງຂໍ້ມູນການທົດລອງເຫຼົ່ານີ້. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ມີວິທີການລາຄາຖືກກວ່າສໍາລັບການນີ້ - ຕົວຢ່າງ. ການທົດລອງ XENON-NT (3), ເປັນ vat huge ຂອງ xenon ນ້ໍາເລິກໃຕ້ດິນໃນອິຕາລີແລະຢູ່ໃນຂະບວນການຂອງການປ້ອນເຂົ້າໄປໃນເຄືອຂ່າຍການຄົ້ນຄວ້າ. ໃນ xenon vat ຂະຫນາດໃຫຍ່ອີກ, LZ ໃນ South Dakota, ການຄົ້ນຫາຈະເລີ່ມຕົ້ນໃນຕົ້ນປີ 2020.
ການທົດລອງອີກອັນຫນຶ່ງ, ປະກອບດ້ວຍເຄື່ອງກວດຈັບ semiconductor ultracold supersensitive, ເອີ້ນວ່າ SuperKDMS SNOLAB, ຈະເລີ່ມອັບໂຫຼດຂໍ້ມູນໄປ Ontario ໃນຕົ້ນປີ 2020. ດັ່ງນັ້ນໂອກາດຂອງ "ຍິງ" ອະນຸພາກທີ່ລຶກລັບເຫຼົ່ານີ້ໃນ 20s ຂອງສະຕະວັດທີ XNUMX ແມ່ນເພີ່ມຂຶ້ນ.
Wimps ບໍ່ແມ່ນສິ່ງດຽວທີ່ນັກວິທະຍາສາດເປັນຜູ້ສະຫມັກ. ແທນທີ່ຈະ, ການທົດລອງສາມາດຜະລິດອະນຸພາກທາງເລືອກທີ່ເອີ້ນວ່າ axions ທີ່ບໍ່ສາມາດສັງເກດເຫັນໄດ້ໂດຍກົງເຊັ່ນ neutrinos.
ມັນເປັນໄປໄດ້ຫຼາຍທີ່ທົດສະວັດຕໍ່ໄປຈະຂຶ້ນກັບການຄົ້ນພົບທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບ neutrinos. ພວກມັນຢູ່ໃນບັນດາອະນຸພາກທີ່ອຸດົມສົມບູນທີ່ສຸດໃນຈັກກະວານ. ໃນເວລາດຽວກັນ, ຫນຶ່ງໃນການສຶກສາທີ່ຍາກທີ່ສຸດ, ເນື່ອງຈາກວ່າ neutrinos ພົວພັນກັບສິ່ງທໍາມະດາທີ່ອ່ອນແອຫຼາຍ.
ນັກວິທະຍາສາດຮູ້ມາແຕ່ດົນນານແລ້ວວ່າອະນຸພາກນີ້ແມ່ນປະກອບດ້ວຍສາມລົດຊາດທີ່ເອີ້ນວ່າແລະສາມລັດມະຫາຊົນແຍກຕ່າງຫາກ - ແຕ່ພວກມັນບໍ່ກົງກັນກັບລົດຊາດ, ແລະແຕ່ລະລົດຊາດແມ່ນປະສົມປະສານຂອງສາມລັດມະຫາຊົນເນື່ອງຈາກກົນໄກການ quantum. ນັກຄົ້ນຄວ້າຫວັງວ່າຈະຊອກຫາຄວາມຫມາຍທີ່ແນ່ນອນຂອງມະຫາຊົນເຫຼົ່ານີ້ແລະຄໍາສັ່ງທີ່ປາກົດໃນເວລາທີ່ພວກມັນຖືກລວມເຂົ້າກັນເພື່ອສ້າງກິ່ນຫອມແຕ່ລະຄົນ. ການທົດລອງເຊັ່ນ: Katherine ໃນປະເທດເຢຍລະມັນ, ພວກເຂົາຕ້ອງເກັບກໍາຂໍ້ມູນທີ່ຈໍາເປັນເພື່ອກໍານົດມູນຄ່າເຫຼົ່ານີ້ໃນຊຸມປີຂ້າງຫນ້າ.
3. ຮູບແບບເຄື່ອງກວດຈັບ XENON-nT
Neutrinos ມີຄຸນສົມບັດທີ່ແປກປະຫຼາດ. ການເດີນທາງໃນອາວະກາດ, ສໍາລັບການຍົກຕົວຢ່າງ, ພວກເຂົາເຈົ້າເບິ່ງຄືວ່າຈະ oscillate ລະຫວ່າງລົດຊາດ. ຜູ້ຊ່ຽວຊານຈາກ ຫໍສັງເກດການ Neutrino ໃຕ້ດິນ Jiangmen ໃນປະເທດຈີນ, ຄາດວ່າຈະເລີ່ມເກັບກຳຂໍ້ມູນກ່ຽວກັບນິວເຄຼຍທີ່ປ່ອຍອອກມາຈາກໂຮງງານໄຟຟ້ານິວເຄຼຍໃກ້ຄຽງໃນປີໜ້າ.
ມີໂຄງການປະເພດນີ້ Super-Kamiokande, ການສັງເກດການໃນຍີ່ປຸ່ນໄດ້ດໍາເນີນໄປເປັນເວລາດົນນານ. ສະຫະລັດໄດ້ເລີ່ມກໍ່ສ້າງສະຖານທີ່ທົດລອງນິວເຄຼຍຂອງຕົນເອງ. LBNF ໃນລັດ Illinois ແລະການທົດລອງກັບ neutrinos ໃນລະດັບຄວາມເລິກ DUNE ໃນ South Dakota.
ໂຄງການ LBNF/DUNE ທີ່ໄດ້ຮັບທຶນຈາກຫຼາຍປະເທດທີ່ມີມູນຄ່າ 1,5 ຕື້ໂດລາ ຄາດວ່າຈະເລີ່ມໃນປີ 2024 ແລະ ຈະສາມາດຈັດຕັ້ງປະຕິບັດໄດ້ຢ່າງເຕັມສ່ວນໃນປີ 2027. ການທົດລອງອື່ນໆທີ່ອອກແບບມາເພື່ອປົດລັອກຄວາມລັບຂອງ neutrino ປະກອບມີ AVENUE, ທີ່ຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດ Oak Ridge ໃນ Tennessee, ແລະ ໂຄງການ neutrino ພື້ນຖານສັ້ນ, ໃນ Fermilab, Illinois.
ໃນທາງກັບກັນ, ໃນໂຄງການ ຄວາມຫມາຍ-200, ກຳນົດທີ່ຈະເປີດໃນປີ 2021, ປະກົດການທີ່ເອີ້ນວ່າການເສື່ອມໂຊມແບບ neutrinoless double beta ຈະຖືກສຶກສາ. ຄາດວ່າ ນິວຕຣອນ XNUMX ໜ່ວຍ ຈາກນິວເຄລຍຂອງອະຕອມພ້ອມໆກັນ ທີ່ຈະເສື່ອມໂຊມເປັນໂປຣຕອນ, ແຕ່ລະອັນຈະຂັບໄລ່ອິເລັກໂທຣນິກອອກ. , ມາຕິດຕໍ່ກັບ neutrino ອື່ນແລະທໍາລາຍ.
ຖ້າປະຕິກິລິຍາດັ່ງກ່າວມີຢູ່, ມັນຈະໃຫ້ຫຼັກຖານວ່າ neutrinos ແມ່ນຕົວຕ້ານທານຂອງມັນເອງ, ໂດຍທາງອ້ອມຢືນຢັນທິດສະດີອື່ນກ່ຽວກັບຈັກກະວານໃນຕອນຕົ້ນ - ອະທິບາຍວ່າເປັນຫຍັງມີສານຫຼາຍກ່ວາທາດປະຕິກິລິຍາ.
ສຸດທ້າຍນັກຟິສິກຍັງຕ້ອງການເບິ່ງເຂົ້າໄປໃນພະລັງງານຄວາມມືດອັນລຶກລັບທີ່ເຂົ້າໄປໃນອາວະກາດແລະເຮັດໃຫ້ຈັກກະວານຂະຫຍາຍອອກໄປ. spectroscopy ພະລັງງານຊ້ໍາ ເຄື່ອງມື (DESI) ພຽງແຕ່ເລີ່ມເຮັດວຽກໃນປີກາຍນີ້ ແລະຄາດວ່າຈະເປີດຕົວໃນປີ 2020. ກ້ອງສ່ອງທາງໄກສຳຫຼວດ Synoptic ຂະໜາດໃຫຍ່ ໃນປະເທດຊີລີ, ທົດລອງໂດຍມູນນິທິວິທະຍາສາດແຫ່ງຊາດ / ກົມພະລັງງານ, ໂຄງການຄົ້ນຄ້ວາຢ່າງເຕັມທີ່ນໍາໃຊ້ອຸປະກອນນີ້ຄວນຈະເລີ່ມຕົ້ນໃນປີ 2022.
С другой стороны (4), ເຊິ່ງ destined ຈະກາຍເປັນເຫດການຂອງທົດສະວັດທີ່ຍັງເຫຼືອ, ໃນທີ່ສຸດຈະກາຍເປັນ hero ຂອງຄົບຮອບ twentieth ໄດ້. ນອກເຫນືອຈາກການຄົ້ນຫາທີ່ວາງແຜນໄວ້, ມັນຈະປະກອບສ່ວນເຂົ້າໃນການສຶກສາພະລັງງານຊ້ໍາໂດຍການສັງເກດເບິ່ງ galaxies ແລະປະກົດການຂອງມັນ.
4. ການເບິ່ງເຫັນກ້ອງສ່ອງທາງໄກຂອງ James Webb
ເຮົາຈະຖາມຫຍັງ
ໃນຄວາມຮູ້ສຶກທົ່ວໄປ, ທົດສະວັດຕໍ່ໄປໃນຟີຊິກຈະບໍ່ປະສົບຜົນສໍາເລັດຖ້າຫາກວ່າສິບປີຈາກນີ້ພວກເຮົາຖາມຄໍາຖາມທີ່ບໍ່ມີຄໍາຕອບຄືກັນ. ມັນຈະດີກວ່າຫຼາຍເມື່ອພວກເຮົາໄດ້ຮັບຄໍາຕອບທີ່ພວກເຮົາຕ້ອງການ, ແຕ່ຍັງໃນເວລາທີ່ຄໍາຖາມໃຫມ່ທັງຫມົດເກີດຂື້ນ, ເພາະວ່າພວກເຮົາບໍ່ສາມາດນັບໄດ້ກັບສະຖານະການທີ່ຟີຊິກຈະເວົ້າວ່າ, "ຂ້ອຍບໍ່ມີຄໍາຖາມອີກ," ເຄີຍ.
