Wéi kënnt Dir aus dem Impasse an der Physik erauskommen?
Déi nächst Generatioun Partikelkollider wäert Milliarden Dollar kaschten. Et gi Pläng fir esou Apparater an Europa a China ze bauen, awer d'Wëssenschaftler froen ob dat Sënn mécht. Vläicht sollte mir no engem neie Wee fir Experimenter a Fuerschung sichen, déi zu engem Duerchbroch an der Physik féieren?
De Standardmodell gouf ëmmer erëm bestätegt, och am Large Hadron Collider (LHC), awer et entsprécht net all Erwaardungen vun der Physik. Et kann net Mystère wéi d'Existenz vun donkel Matière an donkel Energie erklären, oder firwat d'Schwéierkraaft ass sou anescht wéi aner fundamental Kräften.
An der Wëssenschaft, déi traditionell mat esou Probleemer handelt, gëtt et e Wee fir dës Hypothesen ze bestätegen oder ze widderleen. Sammlung vun zousätzlechen Donnéeën - an dësem Fall, vu besseren Teleskopen a Mikroskopen, a vläicht vun engem komplett neien, souguer méi grousse super Bumper dat wäert eng Chance schafen entdeckt ze ginn supersymmetresch Partikelen.
Am Joer 2012 huet den Institut fir Héichenergiephysik vun der Chinesescher Akademie vun de Wëssenschaften e Plang ugekënnegt fir e riesegen Superzähler ze bauen. Geplangt Electron Positron Collider (CEPC) et hätt en Ëmfang vu ronn 100 km, bal véiermol dee vum LHC (1). Als Äntwert, am Joer 2013, huet de Bedreiwer vum LHC, also CERN, säi Plang fir en neit Kollisiounsapparat genannt Future Circular Collider (FCC).
1. Gréisst Verglach vun de geplangten CEPC, FCC an LHC Beschleuniger.
Wéi och ëmmer, d'Wëssenschaftler an d'Ingenieure froe sech ob dës Projeten déi enorm Investitioun wäert sinn. De Chen-Ning Yang, en Nobelpräis Gewënner an der Partikelphysik, huet d'Sich no Spuere vun der Supersymmetrie virun dräi Joer op sengem Blog mat der neier Supersymmetrie kritiséiert, a nennt et e "Gussing Spill". Eng ganz deier roden. Hie gouf vu ville Wëssenschaftler a China geäntwert, an an Europa hunn d'Liichter vun der Wëssenschaft am selwechte Geescht iwwer den FCC-Projet geschwat.
Dëst gouf dem Gizmodo vum Sabine Hossenfelder, enger Physikerin am Institut fir Advanced Study zu Frankfurt gemellt. -
Kritiker vu Projete fir méi mächteg Kollideren ze kreéieren bemierken datt d'Situatioun anescht ass wéi wann se gebaut gouf. Et war deemools bekannt, datt mir souguer gesicht hunn Bogs Higgs. Elo sinn d'Ziler manner definéiert. An d'Stille an de Resultater vun Experimenter duerchgefouert vum Large Hadron Collider Upgrade fir d'Higgs Entdeckung z'empfänken - ouni Duerchbroch Erkenntnisser zënter 2012 - ass e bëssen ominös.
Ausserdeem gëtt et e bekannten, awer vläicht net universell, Tatsaach, datt alles wat mir iwwer d'Resultater vun Experimenter am LHC wëssen, kënnt aus der Analyse vun nëmmen ongeféier 0,003% vun den deemols erhalen Donnéeën. Mir konnten einfach net méi ausgoen. Et kann net ausgeschloss ginn datt d'Äntwerten op déi grouss Froen vun der Physik, déi eis verfollegen, schonn an den 99,997% sinn, déi mir net berücksichtegt hunn. Also vläicht brauch Dir net sou vill fir eng aner grouss an deier Maschinn ze bauen, awer e Wee ze fannen fir vill méi Informatioun ze analyséieren?
Et ass derwäert ze berücksichtegen, besonnesch well d'Physiker hoffen nach méi aus dem Auto ze pressen. Eng zwee-Joer Downtime (sougenannte), déi viru kuerzem ugefaang huet, wäert de Collider inaktiv halen bis 2021, wat den Ënnerhalt erlaabt (2). Et fänkt dann un mat ähnlechen oder liicht méi héijen Energien ze bedreiwen, ier se e groussen Upgrade am Joer 2023 ënnerhalen, mat der Fäerdegstellung fir 2026 geplangt.
Dësen Upgrade wäert eng Milliard Dollar kaschten (bëlleg am Verglach mat de geplangte Käschte vum FCC), a säin Zil ass e sougenannte. Héich Luminositéit-LHC. Bis 2030 kéint dëst d'Zuel vun de Kollisiounen en Auto pro Sekonn zéngmol erhéijen.
2. Reparaturaarbechten um LHC
et war en Neutrino
Ee vun de Partikelen, déi am LHC net entdeckt gouf, obwuel et erwaart gouf, ass WIMP (- schwaach interagéierend massiv Partikelen). Dëst sinn hypothetesch schwéier Partikelen (vu 10 GeV / s² bis e puer TeV / s², während d'Protonmass liicht manner wéi 1 GeV / s² ass), déi mat sichtbarer Matière mat enger Kraaft vergläichbar mat der schwaacher Interaktioun interagéieren. Si géifen déi mysteriéis mysteriéis Mass erklären, déi donkel Matière genannt gëtt, déi fënnef Mol méi heefeg am Universum ass wéi normal Matière.
Am LHC goufe keng WIMPs an dësen 0,003% vun den experimentellen Daten fonnt. Allerdéngs ginn et méi bëlleg Methoden fir dëst - zum Beispill. XENON-NT Experiment (3), e risege Vat vu flëssege Xenon déif ënnerierdesch an Italien an amgaang an de Fuerschungsnetz gefiddert ze ginn. An engem anere risege Xenon-Typ, LZ a South Dakota, fänkt d'Sich esou fréi wéi 2020 un.
En anert Experiment, dat aus supersensibelen ultrakalten Hallefleitdetektoren besteet, gëtt genannt SuperKDMS SNOLAB, wäert ufänken Daten op Ontario am fréien 2020 eropzelueden. Also d'Chancen fir endlech dës mysteriéis Partikelen an den 20er Jore vum XNUMXth Joerhonnert ze "schéissen".
Wimps sinn net déi eenzeg donkel Matière Kandidaten no Wëssenschaftler. Amplaz kënnen Experimenter alternativ Partikel produzéieren, genannt Axionen, déi net direkt wéi Neutrinoen observéiert kënne ginn.
Et ass ganz wahrscheinlech datt d'nächst Joerzéngt zu Entdeckungen am Zesummenhang mat Neutrinoen gehéieren. Si gehéieren zu de meescht reichend Partikelen am Universum. Zur selwechter Zäit ass ee vun de schwéiersten ze studéieren, well Neutrinoen ganz schwaach mat der gewéinlecher Matière interagéieren.
Wëssenschaftler hu scho laang gewosst datt dëst Partikel aus dräi getrennten sougenannten Aromen an dräi getrennten Massezoustand besteet - awer si passen net genee mat Aromen, an all Aroma ass eng Kombinatioun vun dräi Massezoustand wéinst der Quantemechanik. D'Fuerscher hoffen d'exakt Bedeitunge vun dëse Massen erauszefannen an d'Uerdnung an där se erscheinen wann se kombinéiert gi fir all Doft ze kreéieren. Experimenter wéi KATHERINE an Däitschland musse se déi néideg Donnéeë sammelen fir dës Wäerter an den nächste Joeren ze bestëmmen.
3. XENON-nT detektormodell
Neutrinoen hunn komesch Eegeschaften. Reesen am Weltall, zum Beispill, schéngen se tëscht Goûten ze oszilléieren. Experten aus Jiangmen Underground Neutrino Observatoire a China, déi erwaart gëtt d'nächst Joer Daten iwwer Neutrinoen ze sammelen, déi aus Emgéigend Atomkraaftwierker emittéiert ginn.
Et gëtt e Projet vun dësem Typ Super-Kamiokande, Beobachtungen a Japan si scho laang lass. D'USA hunn ugefaang hir eege Neutrino-Testplazen ze bauen. LBNF zu Illinois an en Experiment mat Neutrinoen an der Déift DUNES a South Dakota.
Den $ 1,5 Milliarde Multi-Land finanzéiert LBNF / DUNE Projet gëtt erwaart am Joer 2024 unzefänken a bis 2027 voll operationell ze sinn. Aner Experimenter entwéckelt fir d'Geheimnisser vum Neutrino ze spären enthalen AVENUE, am Oak Ridge National Laboratory zu Tennessee, an kuerz Baseline Neutrino Programm, zu Fermilab, Illinois.
Am Tour, am Projet Legend-200, Geplangt fir am Joer 2021 opzemaachen, gëtt e Phänomen bekannt als neutrinoless duebel Beta Zerfall studéiert. Et gëtt ugeholl datt zwee Neutronen aus dem Kär vun engem Atom gläichzäiteg a Protonen zerfallen, déi jidderee en Elektron ausléist an , kënnt a Kontakt mat engem aneren Neutrino an annihiléiert.
Wann esou eng Reaktioun existéiert, géif et Beweiser liwweren datt Neutrinoen hir eegen Antimaterie sinn, indirekt eng aner Theorie iwwer de fréien Universum bestätegt - erkläert firwat et méi Matière gëtt wéi Antimaterie.
Physiker wëllen och endlech déi mysteriéis donkel Energie studéieren, déi de Weltraum penetréiert an zur Expansioun vum Universum féiert. Däischter Energiespektroskopie Den Tool (DESI) huet eréischt d'lescht Joer ugefaang ze schaffen a gëtt erwaart am Joer 2020 lancéiert ze ginn. Grouss Synoptic Survey Telescope am Chile, pilotéiert vun der National Science Foundation / Department of Energy, e vollwäertege Fuerschungsprogramm mat dëser Ausrüstung soll am Joer 2022 ufänken.
Op der anerer Sait (4), déi bestëmmt war den Event vum erausgaange Joerzéngt ze ginn, wäert schlussendlech den Held vum zwanzegsten Anniversaire ginn. Zousätzlech zu de geplangte Recherchen wäert et zur Studie vun der donkeler Energie bäidroen andeems d'Galaxien an hir Phänomener observéiert ginn.
4. Visualiséierung vum James Webb Teleskop
Wat wäerte mir froen
Am gesonde Mënscheverstand wäert dat nächst Jorzéngt an der Physik net erfollegräich sinn, wann zéng Joer vun elo un déiselwecht onbeäntwert Froen stellen. Et wäert vill besser sinn, wa mir déi Äntwerten kréien, déi mir wëllen, awer och wann ganz nei Froen optrieden, well mir kënnen net op eng Situatioun zielen, an där d'Physik seet: "Ech hu keng Froen méi", jeemools.
