Om arten af Universet selv, meget er ukendt. Det er den nysgerrighed, der er iboende i de mennesker, der fører til at søge svar på disse spørgsmål, og bevæger videnskaben fremad. Vi har allerede en utrolig mængde viden, og den succes, vores to førende teorier — kvante felt teori, der beskriver Standard-model, og den Generelle relativitetsteori, der beskriver tyngdekraften — er at demonstrere, hvor langt vi er kommet i forståelse af virkeligheden selv.
Mange mennesker er pessimistisk om, at vores nuværende forsøg og fremtidige planer for at løse den store kosmiske mysterier, der plade os i dag. Vores bedste hypoteser for den nye fysik, herunder supersymmetri, ekstra dimensioner, Farver, strengteori, og andre, er i stand til at opnå nogen form for eksperimentel bekræftelse så langt. Men det betyder ikke, at fysik er i krise. Det betyder, at alt er præcis som det skal være: fysik er at fortælle sandheden om Universet. Vores næste skridt vil fortælle os, hvor godt vi lyttede.
Største mysterier i Universet
For et århundrede siden det store spørgsmål, som vi kunne spørge inkluderet i prisen, og den kritiske eksistentielle mysterier, såsom:
- Hvad er de mindste bestanddele af materien?
- Er vores teorier om naturens kræfter virkelig grundlæggende, eller har du brug for at få en bedre forståelse?
- Hvor stort er universet?
- Vores universet har altid eksisteret, eller dukkede op på et tidspunkt i fortiden?
- Hvordan stjernerne Skinne?
På det tidspunkt disse gåder er besat sind det største mænd. Mange tror, at de kan bruges til at finde svar. I særdeleshed, de forlangte den vedhæftede fil, så det ser ud til, at de enorme ressourcer, der blev tilbudt bare at nøjes med, hvad vi vidste på det tidspunkt, og at bruge denne viden til udviklingen af samfundet.
Selvfølgelig, vi kunne ikke gøre det. Investering i samfundet er ekstremt vigtigt, men det er også vigtigt at udvide grænserne for det kendte. Tak til nye opdagelser og metoder til forskning, vi var i stand til at få følgende svar:
- Atomer er sammensat af subatomare partikler, hvoraf mange er opdelt i endnu mindre komponenter; nu kender vi hele Standard model.
- Vores klassiske teori blev erstattet af quantum, der forener de fire fundamentale kræfter: stærke kernekraft, elektromagnetiske, svage kernekraft og tyngdepåvirkninger.
- Det synlige univers udvider 46.1 milliarder lysår i alle retninger; det observerbare univers kan være meget større, eller uendelig.
- Det tog 13,8 milliarder år efter den begivenhed, der kaldes Big Bang, der gav fødsel til det kendte Univers. Det blev efterfulgt af en inflatoriske epoke af ubestemt varighed.
- Stjernerne Skinne tak til fysik nuklear fusion, dreje stof til energi, efter Einsteins formel E = mc2.
Og alligevel, er det kun forværret den videnskabelige mysterier, der omgiver os. Med alt det, vi vide om de grundlæggende partikler, vi er overbeviste om, at i Universet der skal være mange andre ting som endnu er ukendt for os. Vi kan ikke forklare den tilsyneladende tilstedeværelsen af mørkt stof, forstår mørk energi og ved ikke, hvorfor universet udvider på den måde, og ikke andet.
Vi ved ikke, hvorfor partikler har samme masse, som har; hvorfor er Universet fyldt med stof og ikke antistof; hvorfor neutrinoer har masse. Vi ved ikke, om protonen er stabil, vil falde fra hinanden hvis han nogensinde er, og hvorvidt tyngdekraften er en quantum force of nature. Og selv om vi ved, at Big Bang var forud for inflation, vi ved ikke, om det var begyndelsen til den inflation eller det var det evige.
Kan mennesker med at løse disse gåder? Kan gøre eksperimenter, at vi kan gennemføre med brug af moderne eller fremtidig teknologi, for at kaste lys på disse grundlæggende gåder?
Svaret på det første spørgsmål, måske, som vi ikke ved, hvad hemmeligheder naturen holder indtil udsigt. Svaret på det andet spørgsmål er helt klart “Ja”. Selv hvis hver eneste teori, vi nogensinde har ført på emnet om, hvad der er uden for grænserne af den kendte Standard model og den Generelle relativitetsteori er 100% forkert, er der en enorm mængde af oplysninger, der kan opnås ved at udføre eksperimenter, som vi planlægger at lancere i næste generation. Ikke at bygge alle disse indstillinger vil være en stor dårskab, selv om at bekræfte mareridt scenario er, at partikel fysik var bange i mange år.
Når du hører om de partikel-accelerator, du sandsynligvis forestille sig alle disse nye opdagelser, der venter os ved høje energier. Det løfte af nye partikler, nye kræfter, nye interaktioner, eller endda helt nye sektorer af fysik er, hvad jeg gerne pogruzit teoretikere, selv om forsøgene ploshay og ikke holde disse løfter.
Der er en god grund til: de fleste af de ideer, som du kan tænke på i fysik har allerede været enten fjernes eller alvorligt begrænset af de data, som vi allerede har. Hvis du ønsker at åbne en ny partikel felt interaktion eller det fænomen, du ikke har brug for at postulere noget, der er uforenelig med hvad vi allerede ved. Selvfølgelig, vi kunne gøre antagelser, der senere vise sig at være forkerte, men data i sig selv skal være i overensstemmelse med enhver ny teori.
Det er derfor, den største indsats i fysik, er ikke nye teorier eller nye ideer og eksperimenter, som vil give os mulighed for at forlade det, vi allerede har undersøgt. Selvfølgelig, opdagelsen af Higgs-partiklen kan føre til den hype, men hvor meget Higgs er forbundet med en Z-bosonen? Hvad er alle disse forbindelser mellem disse to og andre partikler i standardmodellen? Hvor let er det at skabe? Og efter etableringen af om gensidig forfald, som adskiller sig fra standard henfald af Higgs-plus standard Z-bosonen?
Der er metoder, der kan bruges til at studere dette: at skabe et elektron-positron-sammenstød med den nøjagtige massen af Higgs-og Z-bosonen. I stedet for et par tiere eller hundreder af begivenheder, der giver anledning til, at Higgs-og Z-bosonen, som gør TANK, vil du være i stand til at skabe tusinder, hundreder af tusinder eller endda millioner.
Selvfølgelig, den brede offentlighed og mere vil spændingen til opdagelsen af nye partikler, end noget andet, men ikke alle eksperimentet er designet til at skabe nye partikler — og det er ikke nødvendigt. Nogle er designet til at udforske de allerede kendte stof og udforske i detaljer dens egenskaber. Large electron-positron Collider, forgængeren for TANKEN, og ikke finde nogen nye fundamentale partikler. Som et eksperiment ved DESY, som skubbede elektroner med protoner. Og relativistic heavy ion Collider også.
Og dette var forventet; formålet med disse tre colliders have været anderledes. Det var hensigten at undersøge sagen, som ikke findes, med en hidtil uset nøjagtighed.
Det er ikke som disse eksperimenter har bekræftet, Standard model, selv om alt, hvad de fandt, var i overensstemmelse med kun Standard model. De har skabt en ny sammensatte partikler, og måles forholdet mellem dem. Blev opdaget forholdet mellem forfald og forgrening, samt de subtile forskelle mellem stof og antistof. Nogle partikler, der ikke opfører sig som deres spejlet kolleger. Den anden form for brudt tid tilbageførsel symmetri. Det blev dog opdaget, at andre er blandet sammen, at skabe bundet Stater, som vi ikke vidste eksisterede.
Formålet med det næste store videnskabelige eksperiment er ikke blot at lede efter noget, eller at teste en ny teori. Du er nødt til at indsamle en stor mængde er ikke tilgængelig i andre sammenhænge i data, og lad for, at data guide udvikling af industrien.
Selvfølgelig, vi kan designe og opbygge eksperimenter eller observationer, der fokuserer på, hvad vi forventer at finde. Men det bedste valg for fremtidens videnskab vil være en multifunktionsmaskine, der kan indsamle store og varierede mængder af data, som ville være umuligt at gøre uden sådan en stor investering. Det er derfor Hubble var så vellykket, hvorfor Fermilab og LHC har skubbet grænserne yderligere end nogensinde før, og hvorfor fremtidige missioner som James Webb space telescope, og den fremtidige Observatorium, er den 30-meter klassen eller fremtidige colliders vil være nødvendige, hvis vi nogensinde ønsker at besvare de mest fundamentale spørgsmål af alle.
I erhvervslivet er der et gammelt ordsprog, der også gælder til videnskab: “Hurtigere. Bedre. Billigere. Vælg to.” Verden bevæger sig hurtigere end nogensinde før. Hvis vi begynder at spare og ikke investere i “bedste”, ville det være ensbetydende med at overgive sig.
Enig? Fortæl os i vores chat i Telegrammet.