តើធ្វើដូចម្តេចដើម្បីចេញពីការជាប់គាំងនៅក្នុងរូបវិទ្យា?

ការប៉ះទង្គិចគ្នានៃភាគល្អិតជំនាន់ក្រោយនឹងត្រូវចំណាយអស់រាប់ពាន់លានដុល្លា។ មានគម្រោងបង្កើតឧបករណ៍បែបនេះនៅអឺរ៉ុប និងចិន ប៉ុន្តែអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រចោទសួរថា តើវាសមហេតុផលឬទេ? ប្រហែលជាយើងគួរតែស្វែងរកវិធីថ្មីនៃការពិសោធន៍ និងស្រាវជ្រាវដែលនឹងនាំទៅរកការទម្លាយផ្នែករូបវិទ្យា? 

គំរូស្តង់ដារត្រូវបានបញ្ជាក់ម្តងហើយម្តងទៀត រួមទាំងនៅ Large Hadron Collider (LHC) ប៉ុន្តែវាមិនបំពេញតាមការរំពឹងទុកទាំងអស់នៃរូបវិទ្យាទេ។ វាមិនអាចពន្យល់ពីអាថ៌កំបាំង ដូចជាអត្ថិភាពនៃរូបធាតុងងឹត និងថាមពលងងឹត ឬហេតុអ្វីបានជាទំនាញផែនដីខុសពីកម្លាំងមូលដ្ឋានដទៃទៀត។

នៅក្នុងវិទ្យាសាស្រ្តជាប្រពៃណីក្នុងការដោះស្រាយបញ្ហាបែបនេះ មានវិធីមួយដើម្បីបញ្ជាក់ ឬបដិសេធសម្មតិកម្មទាំងនេះ។ ការប្រមូលទិន្នន័យបន្ថែម - ក្នុងករណីនេះ ពីតេឡេស្កុប និងមីក្រូទស្សន៍ល្អជាង ហើយប្រហែលជាមកពីថ្មីទាំងស្រុង សូម្បីតែធំជាង កាងទំនើប ដែលនឹងបង្កើតឱកាសដើម្បីត្រូវបានរកឃើញ ភាគល្អិត supersymmetric ។

ក្នុងឆ្នាំ 2012 វិទ្យាស្ថានរូបវិទ្យាថាមពលខ្ពស់នៃបណ្ឌិត្យសភាវិទ្យាសាស្ត្រចិនបានប្រកាសពីផែនការសាងសង់បញ្ជរទំនើបដ៏ធំមួយ។ បានគ្រោងទុក Electron Positron Collider (CEPC) វានឹងមានរង្វង់ប្រហែល 100 គីឡូម៉ែត្រ ដែលស្ទើរតែបួនដងនៃ LHC (1) ជាការឆ្លើយតប ក្នុងឆ្នាំ 2013 ប្រតិបត្តិករនៃ LHC ពោលគឺ CERN បានប្រកាសពីផែនការរបស់ខ្លួនសម្រាប់ឧបករណ៍ប៉ះទង្គិចថ្មីមួយហៅថា អ្នក​បុក​រង្វង់​អនាគត (FCC).

1. ការប្រៀបធៀបទំហំរបស់ឧបករណ៍បង្កើនល្បឿន CEPC, FCC និង LHC ដែលបានគ្រោងទុក។

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រ និងវិស្វករកំពុងងឿងឆ្ងល់ថាតើគម្រោងទាំងនេះនឹងមានតម្លៃសម្រាប់ការវិនិយោគដ៏ធំឬយ៉ាងណា។ Chen-Ning Yang ដែលជាអ្នកឈ្នះរង្វាន់ណូបែលផ្នែករូបវិទ្យាភាគល្អិតបានរិះគន់ការស្វែងរកដាននៃ supersymmetry ដោយប្រើ supersymmetry ថ្មីកាលពីបីឆ្នាំមុននៅលើប្លក់របស់គាត់ដោយហៅវាថាជា "ល្បែងទាយ" ។ ការស្មានថ្លៃណាស់។ គាត់ត្រូវបានបន្ទរដោយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រជាច្រើននៅក្នុងប្រទេសចិន ហើយនៅទ្វីបអឺរ៉ុប អ្នកប្រាជ្ញនៃវិទ្យាសាស្រ្តបាននិយាយក្នុងស្មារតីដូចគ្នាអំពីគម្រោង FCC ។

នេះត្រូវបានរាយការណ៍ទៅ Gizmodo ដោយ Sabina Hossenfelder អ្នករូបវិទ្យានៅវិទ្យាស្ថានសម្រាប់ការសិក្សាកម្រិតខ្ពស់នៅទីក្រុង Frankfurt ។ -

អ្នករិះគន់គម្រោងបង្កើតការប៉ះទង្គិចគ្នាខ្លាំងជាងនេះកត់សម្គាល់ថាស្ថានភាពគឺខុសពីពេលដែលវាត្រូវបានសាងសង់។ វាត្រូវបានគេស្គាល់នៅពេលដែលយើងកំពុងស្វែងរក Bogs Higgs ។ ឥឡូវនេះគោលដៅត្រូវបានកំណត់តិចជាង។ ហើយភាពស្ងៀមស្ងាត់នៅក្នុងលទ្ធផលនៃការពិសោធន៍ដែលធ្វើឡើងដោយ Large Hadron Collider ត្រូវបានដំឡើងកំណែដើម្បីសម្រួលដល់ការរកឃើញ Higgs - ដោយគ្មានការរកឃើញដ៏ទម្លាយតាំងពីឆ្នាំ 2012 - គឺពិតជាអាក្រក់បន្តិច។

លើសពីនេះទៀត មានការពិតមួយដែលល្បី ប៉ុន្តែប្រហែលជាមិនមែនជាសកល អ្វីគ្រប់យ៉ាងដែលយើងដឹងអំពីលទ្ធផលនៃការពិសោធន៍នៅ LHC គឺមកពីការវិភាគតែប្រហែល 0,003% នៃទិន្នន័យដែលទទួលបាននៅពេលនោះ។ យើងគ្រាន់តែមិនអាចដោះស្រាយបានទៀតទេ។ វាមិនអាចបដិសេធបានទេថាចម្លើយចំពោះសំណួរដ៏អស្ចារ្យនៃរូបវិទ្យាដែលលងយើងគឺស្ថិតនៅក្នុង 99,997% ដែលយើងមិនបានពិចារណារួចហើយ។ ដូច្នេះប្រហែលជាអ្នកមិនត្រូវការច្រើនទេក្នុងការសាងសង់ម៉ាស៊ីនធំ និងថ្លៃផ្សេងទៀត ប៉ុន្តែត្រូវរកវិធីដើម្បីវិភាគព័ត៌មានបន្ថែម?

វាមានតម្លៃពិចារណាជាពិសេសចាប់តាំងពីអ្នករូបវិទ្យាសង្ឃឹមថានឹងច្របាច់កាន់តែច្រើនចេញពីឡាន។ ការឈប់សម្រាករយៈពេល 2021 ឆ្នាំ (ដែលគេហៅថា) ដែលបានចាប់ផ្តើមនាពេលថ្មីៗនេះនឹងធ្វើឱ្យអ្នកបុកមិនដំណើរការរហូតដល់ឆ្នាំ XNUMX ដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានការថែទាំ (2) បន្ទាប់មកវានឹងចាប់ផ្តើមដំណើរការនៅថាមពលស្រដៀងគ្នា ឬខ្ពស់ជាងនេះ មុននឹងធ្វើការធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងដ៏ធំមួយនៅឆ្នាំ 2023 ដោយគ្រោងនឹងបញ្ចប់នៅឆ្នាំ 2026។

ការធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនេះនឹងត្រូវចំណាយអស់មួយពាន់លានដុល្លារ (ថោកបើធៀបនឹងការចំណាយដែលបានគ្រោងទុករបស់ FCC) ហើយគោលដៅរបស់វាគឺដើម្បីបង្កើតអ្វីដែលគេហៅថា។ ពន្លឺខ្ពស់ -LHC ។ នៅឆ្នាំ 2030 វាអាចកើនឡើងដប់ដងនៃចំនួននៃការប៉ះទង្គិចគ្នាដែលរថយន្តផលិតក្នុងមួយវិនាទី។

2. ការងារជួសជុលនៅលើ LHC

វា​ជា​នឺត្រេ​ណូ​

ភាគល្អិតមួយក្នុងចំណោមភាគល្អិតដែលមិនត្រូវបានរកឃើញនៅ LHC ទោះបីជាវាត្រូវបានគេរំពឹងថាជា WIMP (-អន្តរកម្មខ្សោយនៃភាគល្អិតដ៏ធំ) ។ ទាំងនេះគឺជាភាគល្អិតធ្ងន់សម្មតិកម្ម (ពី 10 GeV / s² ទៅជាច្រើន TeV / s² ខណៈពេលដែលម៉ាស់ប្រូតុងគឺតិចជាង 1 GeV / s²) ដែលធ្វើអន្តរកម្មជាមួយរូបធាតុដែលមើលឃើញជាមួយនឹងកម្លាំងដែលប្រៀបធៀបទៅនឹងអន្តរកម្មខ្សោយ។ ពួកគេ​នឹង​ពន្យល់​អំពី​ម៉ាស់​អាថ៌កំបាំង​មួយ​ដែល​ហៅថា​រូបធាតុ​ងងឹត ដែល​មាន​ធម្មតា​ប្រាំដង​ក្នុង​សកលលោក​ជាង​រូបធាតុ​ធម្មតា។

នៅ LHC គ្មាន WIMPs ត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុង 0,003% នៃទិន្នន័យពិសោធន៍ទាំងនេះទេ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយមានវិធីសាស្រ្តថោកជាងសម្រាប់រឿងនេះ - ឧទាហរណ៍។ ការពិសោធន៍ XENON-NT (3) ដែលជាធុងដ៏ធំនៃ xenon រាវជ្រៅនៅក្រោមដីនៅក្នុងប្រទេសអ៊ីតាលី និងនៅក្នុងដំណើរការនៃការបញ្ចូលទៅក្នុងបណ្តាញស្រាវជ្រាវ។ នៅក្នុង vat ដ៏ធំមួយទៀតនៃ xenon, LZ នៅ South Dakota ការស្វែងរកនឹងចាប់ផ្តើមនៅដើមឆ្នាំ 2020 ។

ការពិសោធន៍មួយផ្សេងទៀតដែលមានឧបករណ៍រាវរក semiconductor ultracod ងាយរងឥទ្ធិពលត្រូវបានគេហៅថា SuperKDMS SNOLAB, នឹងចាប់ផ្តើមផ្ទុកទិន្នន័យទៅ Ontario នៅដើមឆ្នាំ 2020។ ដូច្នេះឱកាសនៃការ "បាញ់" ភាគល្អិតអាថ៌កំបាំងទាំងនេះនៅទសវត្សរ៍ទី 20 នៃសតវត្សទី XX កំពុងកើនឡើង។

Wimps មិន​មែន​ជា​បញ្ហា​ងងឹត​តែ​មួយ​គត់​ដែល​អ្នក​វិទ្យាសាស្ត្រ​មាន​នៅ​ពេល​ក្រោយ។ ផ្ទុយទៅវិញ ការពិសោធន៍អាចបង្កើតភាគល្អិតជំនួសដែលហៅថា axion ដែលមិនអាចត្រូវបានគេសង្កេតឃើញដោយផ្ទាល់ដូចជានឺត្រុយណូស។

វាទំនងណាស់ដែលថាទស្សវត្សរ៍ក្រោយនឹងក្លាយជាកម្មសិទ្ធិរបស់របកគំហើញដែលទាក់ទងនឹងនឺត្រុយណូត។ ពួកវាស្ថិតក្នុងចំណោមភាគល្អិតដែលមានច្រើនបំផុតនៅក្នុងសកលលោក។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ មួយក្នុងចំនោមការលំបាកបំផុតក្នុងការសិក្សា ពីព្រោះនឺត្រុយណូសមានអន្តរកម្មយ៉ាងខ្សោយជាមួយបញ្ហាធម្មតា។

អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានដឹងជាយូរមកហើយថាភាគល្អិតនេះត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយរសជាតិបីដាច់ដោយឡែកពីគ្នា និងរដ្ឋម៉ាស់បីដាច់ដោយឡែកពីគ្នា ប៉ុន្តែពួកវាមិនស៊ីគ្នានឹងរសជាតិទេ ហើយរសជាតិនីមួយៗគឺជាការរួមផ្សំនៃរដ្ឋម៉ាស់បីដោយសារមេកានិចកង់ទិច។ អ្នកស្រាវជ្រាវសង្ឃឹមថានឹងរកឃើញអត្ថន័យពិតប្រាកដនៃម៉ាស់ទាំងនេះ និងលំដាប់ដែលពួកវាលេចឡើងនៅពេលដែលពួកគេត្រូវបានបញ្ចូលគ្នាដើម្បីបង្កើតក្លិនក្រអូបនីមួយៗ។ ការពិសោធន៍ដូចជា កាទ្រីន នៅប្រទេសអាឡឺម៉ង់ ពួកគេត្រូវតែប្រមូលទិន្នន័យចាំបាច់ដើម្បីកំណត់តម្លៃទាំងនេះក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំខាងមុខ។

3. ម៉ូដែលឧបករណ៍ចាប់ XENON-nT

Neutrinos មានលក្ខណៈសម្បត្តិចម្លែក។ ជាឧទាហរណ៍ ការធ្វើដំណើរក្នុងលំហ ពួកគេហាក់ដូចជាយោលគ្នារវាងរសជាតិ។ អ្នកជំនាញមកពី Jiangmen Underground Observatory Neutrino នៅក្នុងប្រទេសចិន ដែលត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងចាប់ផ្តើមប្រមូលទិន្នន័យអំពីសារធាតុនឺត្រុងណូតដែលបញ្ចេញចេញពីរោងចក្រថាមពលនុយក្លេអ៊ែរនៅក្បែរនោះនៅឆ្នាំក្រោយ។

មានគម្រោងនៃប្រភេទនេះ។ Super-Kamiokande, ការ​សង្កេត​នៅ​ប្រទេស​ជប៉ុន​បាន​បន្ត​ជា​យូរ​មក​ហើយ។ សហរដ្ឋ​អាមេរិក​បាន​ចាប់​ផ្តើម​សាង​សង់​កន្លែង​ធ្វើ​តេស្ត​នឺត្រុយ​ណូត​ដោយ​ខ្លួន​ឯង។ LBNF នៅរដ្ឋ Illinois និងការពិសោធន៍ជាមួយនឺត្រុងណូតនៅជម្រៅ ដុន នៅ South Dakota ។

គម្រោង LBNF/DUNE ដែលផ្តល់មូលនិធិពីពហុប្រទេសចំនួន 1,5 ពាន់លានដុល្លារ ត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងចាប់ផ្តើមនៅឆ្នាំ 2024 និងដំណើរការពេញលេញនៅឆ្នាំ 2027។ ការពិសោធន៍ផ្សេងទៀតដែលបានរចនាឡើងដើម្បីដោះសោអាថ៌កំបាំងនៃនឺត្រេណូរួមមាន មហាវិថី នៅមន្ទីរពិសោធន៍ជាតិ Oak Ridge ក្នុងរដ្ឋ Tennessee និង កម្មវិធីនឺត្រឺណូមូលដ្ឋានខ្លី, — ក្នុង Fermilab, Illinois។

នៅក្នុងវេននៅក្នុងគម្រោង រឿងព្រេង-២០០, គ្រោងនឹងបើកនៅឆ្នាំ 2021 បាតុភូតដែលគេស្គាល់ថាជា ការបំបែកបេតាទ្វេដោយអព្យាក្រឹត នឹងត្រូវបានសិក្សា។ វាត្រូវបានសន្មត់ថានឺត្រុងពីរចេញពីស្នូលនៃអាតូមក្នុងពេលដំណាលគ្នាបំបែកទៅជាប្រូតុង ដែលនីមួយៗបញ្ចេញអេឡិចត្រុង និង , មកប៉ះនឹងនឺត្រេណូមួយទៀត ហើយបំផ្លាញចោល។

ប្រសិនបើមានប្រតិកម្មបែបនេះ វានឹងផ្តល់ភ័ស្តុតាងថានឺត្រុយណូសគឺជាវត្ថុធាតុប្រឆាំងផ្ទាល់របស់ពួកគេ ដោយបញ្ជាក់ដោយប្រយោលអំពីទ្រឹស្ដីមួយទៀតអំពីចក្រវាឡដំបូង - ការពន្យល់ពីមូលហេតុដែលមានរូបធាតុច្រើនជាងវត្ថុធាតុ។

ទីបំផុតអ្នករូបវិទ្យាក៏ចង់រកមើលថាមពលងងឹតដ៏អាថ៌កំបាំងដែលជ្រាបចូលទៅក្នុងលំហ ហើយបណ្តាលឱ្យសកលលោកពង្រីក។ វិសាលគមថាមពលងងឹត ឧបករណ៍ (DESI) ទើបតែចាប់ផ្តើមដំណើរការកាលពីឆ្នាំមុន ហើយត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងដាក់ឱ្យដំណើរការនៅឆ្នាំ 2020។ តេឡេស្កុបស្ទង់មតិខ្នាតធំ នៅប្រទេសឈីលី សាកល្បងដោយមូលនិធិវិទ្យាសាស្ត្រជាតិ/នាយកដ្ឋានថាមពល កម្មវិធីស្រាវជ្រាវពេញលេញដោយប្រើឧបករណ៍នេះគួរតែចាប់ផ្តើមនៅឆ្នាំ 2022។

នៅ​ម្ខាងទៀត (4) ដែលត្រូវបានកំណត់ថានឹងក្លាយទៅជាព្រឹត្តិការណ៍នៃទស្សវត្សចុងក្រោយនេះ ទីបំផុតនឹងក្លាយជាវីរបុរសនៃខួបលើកទី XNUMX ។ បន្ថែមពីលើការស្វែងរកដែលបានគ្រោងទុក វានឹងរួមចំណែកដល់ការសិក្សាអំពីថាមពលងងឹត ដោយសង្កេតមើលកាឡាក់ស៊ី និងបាតុភូតរបស់វា។

4. ការមើលឃើញនៃកែវយឺត James Webb

តើយើងនឹងសួរអ្វី

នៅក្នុងន័យធម្មតា ទសវត្សរ៍ក្រោយក្នុងរូបវិទ្យានឹងមិនជោគជ័យទេ ប្រសិនបើដប់ឆ្នាំចាប់ពីពេលនេះតទៅ យើងកំពុងសួរសំណួរដដែលៗដែលមិនមានចម្លើយ។ វានឹងកាន់តែប្រសើរឡើងនៅពេលដែលយើងទទួលបានចម្លើយដែលយើងចង់បាន ប៉ុន្តែក៏នៅពេលដែលសំណួរថ្មីទាំងស្រុងកើតឡើងផងដែរ ពីព្រោះយើងមិនអាចពឹងផ្អែកលើស្ថានភាពដែលរូបវិទ្យានឹងនិយាយថា "ខ្ញុំមិនមានសំណួរទៀតទេ" ដែលមិនធ្លាប់មាន។