இயற்பியலில் உள்ள முட்டுக்கட்டையிலிருந்து விடுபடுவது எப்படி?

அடுத்த தலைமுறை துகள் மோதலுக்கு பில்லியன் டாலர்கள் செலவாகும். ஐரோப்பாவிலும் சீனாவிலும் இதுபோன்ற சாதனங்களை உருவாக்குவதற்கான திட்டங்கள் உள்ளன, ஆனால் விஞ்ஞானிகள் இது அர்த்தமுள்ளதா என்று கேள்வி எழுப்புகின்றனர். இயற்பியலில் ஒரு முன்னேற்றத்திற்கு வழிவகுக்கும் சோதனை மற்றும் ஆராய்ச்சிக்கான புதிய வழியை நாம் தேட வேண்டுமா? 

ஸ்டாண்டர்ட் மாடல், லார்ஜ் ஹாட்ரான் மோதல் (LHC) உட்பட பலமுறை உறுதிப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, ஆனால் அது இயற்பியலின் அனைத்து எதிர்பார்ப்புகளையும் பூர்த்தி செய்யவில்லை. இருண்ட பொருள் மற்றும் இருண்ட ஆற்றல் இருப்பது போன்ற மர்மங்களை இது விளக்க முடியாது, அல்லது ஈர்ப்பு ஏன் மற்ற அடிப்படை சக்திகளிலிருந்து வேறுபட்டது.

பாரம்பரியமாக இத்தகைய பிரச்சனைகளை கையாளும் அறிவியலில், இந்த கருதுகோள்களை உறுதிப்படுத்த அல்லது மறுக்க ஒரு வழி உள்ளது. கூடுதல் தரவு சேகரிப்பு - இந்த விஷயத்தில், சிறந்த தொலைநோக்கிகள் மற்றும் நுண்ணோக்கிகள், மற்றும் முற்றிலும் புதிய, இன்னும் பெரியது சூப்பர் பம்பர் கண்டுபிடிக்க ஒரு வாய்ப்பை உருவாக்கும் supersymmetric துகள்கள்.

2012 ஆம் ஆண்டில், சீன அறிவியல் அகாடமியின் உயர் ஆற்றல் இயற்பியல் நிறுவனம் ஒரு மாபெரும் சூப்பர் கவுண்டரை உருவாக்கும் திட்டத்தை அறிவித்தது. திட்டமிடப்பட்டது எலக்ட்ரான் பாசிட்ரான் மோதல் (CEPC) இது சுமார் 100 கிமீ சுற்றளவைக் கொண்டிருக்கும், இது LHC ஐ விட கிட்டத்தட்ட நான்கு மடங்கு (1) இதற்கு பதிலளிக்கும் விதமாக, 2013 இல், LHC இன் ஆபரேட்டர், அதாவது CERN, ஒரு புதிய மோதல் சாதனத்திற்கான அதன் திட்டத்தை அறிவித்தது. எதிர்கால சுற்றறிக்கை மோதல் (FCC).

1. திட்டமிடப்பட்ட CEPC, FCC மற்றும் LHC முடுக்கிகளின் அளவு ஒப்பீடு.

இருப்பினும், இந்த திட்டங்கள் மிகப்பெரிய முதலீட்டிற்கு மதிப்புள்ளதா என்று விஞ்ஞானிகள் மற்றும் பொறியாளர்கள் ஆச்சரியப்படுகிறார்கள். துகள் இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசு பெற்ற சென்-நிங் யாங், தனது வலைப்பதிவில் மூன்று ஆண்டுகளுக்கு முன்பு புதிய சூப்பர் சமச்சீர்மையைப் பயன்படுத்தி சூப்பர் சமச்சீர்மையின் தடயங்களைத் தேடுவதை விமர்சித்தார், அதை "யூகிக்கும் விளையாட்டு" என்று அழைத்தார். மிகவும் விலையுயர்ந்த யூகம். இது சீனாவில் உள்ள பல விஞ்ஞானிகளால் எதிரொலிக்கப்பட்டது, ஐரோப்பாவில், அறிவியலின் பிரபலங்கள் FCC திட்டத்தைப் பற்றி அதே உணர்வில் பேசினர்.

பிராங்பேர்ட்டில் உள்ள இன்ஸ்டிடியூட் ஃபார் அட்வான்ஸ்டு ஸ்டடியின் இயற்பியலாளர் சபின் ஹோசென்ஃபெல்டர் இதை கிஸ்மோடோவிடம் தெரிவித்தார். -

மிகவும் சக்திவாய்ந்த மோதல்களை உருவாக்கும் திட்டங்களின் விமர்சகர்கள், அது கட்டப்பட்ட காலத்திலிருந்து நிலைமை வேறுபட்டது என்பதைக் குறிப்பிடுகின்றனர். என்று கூட தேடுகிறோம் என்பது அப்போது தெரிந்தது போக்ஸ் ஹிக்ஸ். இப்போது இலக்குகள் குறைவாக வரையறுக்கப்பட்டுள்ளன. மற்றும் ஹிக்ஸ் கண்டுபிடிப்புக்கு இடமளிக்கும் வகையில் மேம்படுத்தப்பட்ட Large Hadron Collider நடத்திய சோதனைகளின் முடிவுகளில் அமைதி நிலவுவது - 2012 முதல் எந்த திருப்புமுனை கண்டுபிடிப்புகளும் இல்லாமல் - ஓரளவு அச்சுறுத்தலாக உள்ளது.

கூடுதலாக, ஒரு நன்கு அறியப்பட்ட, ஆனால் ஒருவேளை உலகளாவிய இல்லை, உண்மையில் உள்ளது LHC இல் சோதனைகளின் முடிவுகளைப் பற்றி நாம் அறிந்த அனைத்தும், அப்போது பெறப்பட்ட தரவுகளில் 0,003% மட்டுமே பகுப்பாய்விலிருந்து வருகிறது. எங்களால் இன்னும் சமாளிக்க முடியவில்லை. நம்மை ஆட்டிப்படைக்கும் இயற்பியலின் பெரும் கேள்விகளுக்கான பதில்கள் ஏற்கனவே நாம் கருத்தில் கொள்ளாத 99,997% இல் உள்ளன என்பதை நிராகரிக்க முடியாது. எனவே மற்றொரு பெரிய மற்றும் விலையுயர்ந்த இயந்திரத்தை உருவாக்க உங்களுக்கு அதிகம் தேவையில்லை, ஆனால் அதிக தகவல்களை பகுப்பாய்வு செய்வதற்கான வழியைக் கண்டுபிடிக்க வேண்டுமா?

இது கருத்தில் கொள்ளத்தக்கது, குறிப்பாக இயற்பியலாளர்கள் இயந்திரத்திலிருந்து இன்னும் அதிகமாக கசக்கிவிடுவார்கள் என்று நம்புகிறார்கள். சமீபத்தில் தொடங்கிய இரண்டு வருட வேலையில்லா நேரம் (என்று அழைக்கப்படுவது) 2021 வரை மோதலை செயலற்ற நிலையில் வைத்திருக்கும், இது பராமரிப்புக்கு அனுமதிக்கிறது (2) இது 2023 இல் ஒரு பெரிய மேம்படுத்தலுக்கு உட்பட்டு, 2026 இல் முடிவடையும் முன், அதே போன்ற அல்லது ஓரளவு அதிக ஆற்றல்களில் செயல்படத் தொடங்கும்.

இந்த நவீனமயமாக்கலுக்கு ஒரு பில்லியன் டாலர்கள் செலவாகும் (எஃப்.சி.சி-யின் திட்டமிடப்பட்ட விலையுடன் ஒப்பிடும்போது மலிவானது), மற்றும் அதன் குறிக்கோள் என்று அழைக்கப்படுவதை உருவாக்குவதாகும். அதிக ஒளிர்வு-LHC. 2030க்குள், இது ஒரு வினாடிக்கு ஒரு கார் உருவாக்கும் மோதல்களின் எண்ணிக்கையை விட பத்து மடங்கு அதிகரிக்கும்.

2. LHC இல் பழுதுபார்க்கும் பணி

அது ஒரு நியூட்ரினோ

LHC இல் கண்டறியப்படாத துகள்களில் ஒன்று, அது இருக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்பட்டது பலவீனமானவன் (-பலவீனமாக ஊடாடும் பாரிய துகள்கள்). இவை கற்பனையான கனமான துகள்கள் (10 GeV / s² முதல் பல TeV / s² வரை, புரோட்டான் நிறை 1 GeV / s² ஐ விட சற்று குறைவாக உள்ளது) பலவீனமான தொடர்புடன் ஒப்பிடக்கூடிய விசையுடன் புலப்படும் பொருளுடன் தொடர்பு கொள்கிறது. பிரபஞ்சத்தில் சாதாரண விஷயத்தை விட ஐந்து மடங்கு அதிகமாக இருக்கும் டார்க் மேட்டர் எனப்படும் மர்மமான வெகுஜனத்தை அவர்கள் விளக்குவார்கள்.

LHC இல், இந்த 0,003% சோதனைத் தரவுகளில் WIMPகள் எதுவும் கண்டறியப்படவில்லை. இருப்பினும், இதற்கு மலிவான முறைகள் உள்ளன - உதாரணமாக. XENON-NT பரிசோதனை (3), இத்தாலியில் ஆழமான நிலத்தடியில் திரவ செனானின் ஒரு பெரிய வாட் மற்றும் ஆராய்ச்சி வலையமைப்பில் செலுத்தப்படும். தெற்கு டகோட்டாவில் உள்ள மற்றொரு பெரிய செனான், LZ இல், தேடல் 2020 இல் தொடங்கும்.

சூப்பர்சென்சிட்டிவ் அல்ட்ராகோல்ட் செமிகண்டக்டர் டிடெக்டர்களைக் கொண்ட மற்றொரு பரிசோதனை அழைக்கப்படுகிறது SuperKDMS SNOLAB, 2020 இன் தொடக்கத்தில் ஒன்டாரியோவில் தரவைப் பதிவேற்றத் தொடங்கும். எனவே 20 ஆம் நூற்றாண்டின் XNUMX களில் இந்த மர்மமான துகள்களை இறுதியாக "சுடுவதற்கான" வாய்ப்புகள் அதிகரித்து வருகின்றன.

விஞ்ஞானிகள் பின்தொடரும் இருண்ட பொருள் வேட்பாளர்கள் விம்ப்ஸ் மட்டுமல்ல. மாறாக, சோதனைகள் நியூட்ரினோவைப் போல நேரடியாகக் கவனிக்க முடியாத அச்சுகள் எனப்படும் மாற்றுத் துகள்களை உருவாக்கலாம்.

அடுத்த பத்தாண்டுகள் நியூட்ரினோ தொடர்பான கண்டுபிடிப்புகளுக்கு உரியதாக இருக்க வாய்ப்புகள் அதிகம். அவை பிரபஞ்சத்தில் மிகவும் பொதுவான துகள்களில் ஒன்றாகும். அதே நேரத்தில், நியூட்ரினோக்கள் சாதாரண விஷயத்துடன் மிகவும் பலவீனமாக தொடர்புகொள்வதால், ஆய்வு செய்வது மிகவும் கடினமான ஒன்றாகும்.

இந்த துகள் மூன்று தனித்தனியான சுவைகள் மற்றும் மூன்று தனித்தனி நிறை நிலைகளால் ஆனது என்பதை விஞ்ஞானிகள் நீண்ட காலமாக அறிந்திருக்கிறார்கள் - ஆனால் அவை சுவைகளுடன் சரியாக பொருந்தவில்லை, மேலும் ஒவ்வொரு சுவையும் குவாண்டம் இயக்கவியல் காரணமாக மூன்று வெகுஜன நிலைகளின் கலவையாகும். இந்த வெகுஜனங்களின் சரியான அர்த்தங்களையும், அவை ஒவ்வொன்றும் ஒவ்வொரு வாசனையையும் உருவாக்கும்போது அவை தோன்றும் வரிசையைக் கண்டறிய ஆராய்ச்சியாளர்கள் நம்புகிறார்கள். போன்ற பரிசோதனைகள் கேத்தரின் ஜெர்மனியில், வரும் ஆண்டுகளில் இந்த மதிப்புகளை தீர்மானிக்க தேவையான தரவை அவர்கள் சேகரிக்க வேண்டும்.

3. XENON-nT கண்டறிதல் மாதிரி

நியூட்ரினோக்கள் விசித்திரமான பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன. உதாரணமாக, விண்வெளியில் பயணம் செய்வது, சுவைகளுக்கு இடையில் ஊசலாடுவது போல் தெரிகிறது. இருந்து நிபுணர்கள் ஜியாங்மென் நிலத்தடி நியூட்ரினோ ஆய்வகம் சீனாவில், அருகில் உள்ள அணுமின் நிலையங்களில் இருந்து வெளிவரும் நியூட்ரினோக்கள் பற்றிய தரவுகளை அடுத்த ஆண்டு சேகரிக்கத் தொடங்கும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

இந்த வகை திட்டம் உள்ளது சூப்பர்-காமியோகாண்டே, ஜப்பானில் நீண்ட காலமாக அவதானிப்புகள் நடந்து வருகின்றன. அமெரிக்கா தனது சொந்த நியூட்ரினோ சோதனை தளங்களை உருவாக்கத் தொடங்கியுள்ளது. LBNF இல்லினாய்ஸில் மற்றும் ஆழத்தில் நியூட்ரினோவுடன் ஒரு பரிசோதனை மணல்மேடு தெற்கு டகோட்டாவில்.

$1,5 பில்லியன் பல நாடுகளின் நிதியுதவியுடன் கூடிய LBNF/DUNE திட்டம் 2024 இல் தொடங்கப்பட்டு 2027 இல் முழுமையாக செயல்படும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. நியூட்ரினோவின் இரகசியங்களைத் திறக்க வடிவமைக்கப்பட்ட பிற சோதனைகள் அடங்கும் அவென்யூ, டென்னசியில் உள்ள ஓக் ரிட்ஜ் தேசிய ஆய்வகத்தில், மற்றும் குறுகிய அடிப்படை நியூட்ரினோ திட்டம், இல்லினாய்ஸின் ஃபெர்மிலாப்பில்.

இதையொட்டி, திட்டத்தில் லெஜண்ட்-200, 2021 இல் திறக்க திட்டமிடப்பட்டுள்ளது, நியூட்ரினோலெஸ் இரட்டை பீட்டா சிதைவு எனப்படும் ஒரு நிகழ்வு ஆய்வு செய்யப்படும். ஒரு அணுவின் கருவில் இருந்து இரண்டு நியூட்ரான்கள் ஒரே நேரத்தில் புரோட்டான்களாக சிதைவடைகின்றன என்று கருதப்படுகிறது, அவை ஒவ்வொன்றும் ஒரு எலக்ட்ரானை வெளியேற்றுகின்றன மற்றும் , மற்றொரு நியூட்ரினோவுடன் தொடர்பு கொண்டு அழிக்கிறது.

அத்தகைய எதிர்வினை இருந்தால், நியூட்ரினோக்கள் அவற்றின் சொந்த எதிர்ப்பொருள் என்பதற்கான சான்றுகளை வழங்கும், ஆரம்பகால பிரபஞ்சத்தைப் பற்றிய மற்றொரு கோட்பாட்டை மறைமுகமாக உறுதிப்படுத்துகிறது - ஆன்டிமேட்டரை விட அதிக விஷயம் ஏன் உள்ளது என்பதை விளக்குகிறது.

இயற்பியலாளர்கள் இறுதியாக விண்வெளியில் ஊடுருவி பிரபஞ்சத்தை விரிவுபடுத்தும் மர்மமான இருண்ட ஆற்றலைப் பார்க்க விரும்புகிறார்கள். டார்க் எனர்ஜி ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி கருவி (DESI) கடந்த ஆண்டு மட்டுமே வேலை செய்யத் தொடங்கியது மற்றும் 2020 இல் தொடங்கப்படும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. பெரிய சினோப்டிக் சர்வே தொலைநோக்கி சிலியில், நேஷனல் சயின்ஸ் ஃபவுண்டேஷன்/எரிசக்தி துறையால் நடத்தப்பட்டது, இந்த உபகரணத்தைப் பயன்படுத்தி ஒரு முழு அளவிலான ஆராய்ச்சித் திட்டம் 2022 இல் தொடங்கப்பட வேண்டும்.

மறுபுறம் (4), இது வெளிச்செல்லும் தசாப்தத்தின் நிகழ்வாக மாறியது, இறுதியில் இருபதாம் ஆண்டு விழாவின் நாயகனாக மாறும். திட்டமிடப்பட்ட தேடல்களுக்கு கூடுதலாக, விண்மீன் திரள்கள் மற்றும் அவற்றின் நிகழ்வுகளைக் கவனிப்பதன் மூலம் இருண்ட ஆற்றலைப் படிக்க இது பங்களிக்கும்.

4. ஜேம்ஸ் வெப் தொலைநோக்கியின் காட்சிப்படுத்தல்

என்ன கேட்கப் போகிறோம்

பொது அறிவில், இன்னும் பத்து ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு நாம் அதே பதில் தெரியாத கேள்விகளைக் கேட்டால், இயற்பியலில் அடுத்த பத்தாண்டு வெற்றிபெறாது. நாம் விரும்பும் பதில்களைப் பெறும்போது இது மிகவும் சிறப்பாக இருக்கும், ஆனால் முற்றிலும் புதிய கேள்விகள் எழும் போது, ​​ஏனெனில் இயற்பியல் எப்போதுமே "எனக்கு இனி கேள்விகள் இல்லை" என்று சொல்லும் சூழ்நிலையை நாம் நம்ப முடியாது.