Много се не зна о природи самог универзума. Радозналост својствена људима, која води ка тражењу одговора на ова питања, покреће науку напред. Већ смо накупили невероватну количину знања, а успеси наше две водеће теорије - квантна теорија поља која описује стандардни модел и општа релативност која описује гравитацију - показују колико смо далеко дошли у разумевању саме стварности.
Многи су песимистични у погледу наших тренутних напора и будућих планова за решавање великих космичких мистерија које нас данас збуњују. Наше најбоље хипотезе за нову физику, укључујући суперсиметрију, додатне димензије, техниколор, теорију струна и друге, до сада нису успеле добити експерименталну потврду. Али то не значи да је физика у кризи. То значи да је све тачно како треба: физика говори истину о универзуму. Следећи кораци показаће нам колико смо добро слушали.
- Салик.биз
Највеће мистерије универзума
Пре једног века, највећа питања која смо могли поставити била су неколико изузетно важних егзистенцијалних загонетки као што су:
- Који су најмањи састојци материје?
- Да ли су наше теорије о природним силама заиста фундаменталне или је потребно дубље разумевање?
- Колики је свемир?
- Да ли је наш Универзум одувек постојао или се појавио у одређеном тренутку у прошлости?
- Како звезде блистају?
У то време су те мистерије окупирале умове највећих људи. Многи нису ни помислили да би на њих могли добити одговор. Конкретно, била су потребна улагања тако наизглед огромних ресурса да је сугерисано да се једноставно задовољимо оним што смо у то време знали и да користимо та знања за развој друштва.
Наравно, то нисмо урадили. Улагање у друштво је изузетно важно, али је једнако важно помицати и границе познатог. Захваљујући новим открићима и методама истраживања, успели смо да добијемо следеће одговоре:
- Атоми се састоје од субатомских честица, од којих су многе подијељене у још мање саставне дијелове; сада знамо цео стандардни модел.
- Наше класичне теорије замењене су квантним, комбинујући четири фундаменталне силе: јаку нуклеарну, електромагнетну, слабу нуклеарну и гравитациону силу.
- Свемир који се може посматрати протеже се у свим смеровима 46,1 милијарде светлосних година; посматрани универзум може бити много већи или бесконачан.
- Прошло је 13,8 милијарди година од догађаја познатог као Велики прасак који је створио свемир какав познајемо. Њој је претходила инфлаторна ера неодређеног времена.
- Звезде блистају захваљујући физици нуклеарне фузије, претварајући материју у енергију према Еинстеиновој формули Е = мц2.
Па ипак, само је продубио научне мистерије које нас окружују. Са свиме што знамо о основним честицама, сигурни смо да мора да постоји још много ствари које су нам још увек непознате. Не можемо објаснити привидно присуство мрачне материје, не разумемо тамну енергију и не знамо зашто се свемир шири на овај начин, а не на неки други начин.
Промотивни видео:
Не знамо зашто су честице толико масивне колико и оне; зашто је Универзум савладан материјом, а не антиматеријом; зашто неутрини имају масу. Не знамо да ли је протон стабилан, да ли ће икада пропадати или је гравитација квантна сила природе. И иако знамо да је инфлацији претходио Велики прасак, не знамо да ли је сама инфлација почела или је била вечна.
Да ли људи могу да реше ове загонетке? Да ли би експерименти које можемо да урадимо са садашњом или будућом технологијом осветлили ове основне мистерије?
Одговор на прво питање је могућ; не знамо које тајне има природа док не видимо. Одговор на друго питање је недвосмислено да. Чак и ако је свака теорија коју смо икада износили о ономе што је изван граница познатог - Стандардни модел и Општа релативност - 100% погрешна, постоји огромна количина информација које се могу добити извођењем експеримената које планирамо да покренемо следеће. генерација. Неизградити све ове инсталације било би велико лудост, чак и ако они потврде сценариј ноћне море од којег се физичари честица плаше дуги низ година.
Када чујете за акцелератор честица, вероватно замишљате сва ова нова открића која нас очекују при вишим енергијама. Обећање нових честица, нових сила, нових интеракција или чак потпуно нових сектора физике је оно што теоретичари воле да греше, чак и ако експеримент након експеримента пође по злу и не држи их.
Постоји добар разлог за то: већина идеја које се могу замислити из физике већ су искључене или строго ограничене подацима које већ имамо. Ако желите да откријете нову честицу, поље, интеракцију или појаву, не би требало да постулирате нешто што је неспојиво са оним што већ сигурно знамо. Наравно, могли бисмо дати претпоставке које би се касније испоставиле погрешним, али сами подаци морају бити у сагласности с било којом новом теоријом.
Због тога се највећи напор у физици не односи на нове теорије или нове идеје, већ на експерименте који ће нам омогућити да надиђемо оно што смо већ истражили. Наравно, проналазак Хиггсовог бозона могао би бити велика бука, али колико је Хиггс повезан са З бозоном? Које су све ове везе између ове две честице и других у Стандардном моделу? Колико их је лако створити? Једном када се створи, да ли ће бити међусобних распада који се разликују од распада стандардног Хиггса и стандардног З бозона?
Постоји техника која се може користити да се ово истражи: створи се електронско-позитронски судар са тачном масом Хигсовог и З-бозона. Уместо неколико десетина или стотина догађаја који стварају Хигсове и З бозоне, као што то чини ЛХЦ, можете створити хиљаде, стотине хиљада, па чак и милиони њих.
Наравно, шира јавност ће бити више узбуђена у проналажењу нове честице него било шта друго, али није сваки експеримент осмишљен тако да ствара нове честице - и то не треба бити. Неке су намијењене испитивању материје која нам је већ позната и детаљном проучавању њених својстава. Велики електронско-позитронски сударач, претеча ЛХЦ-а, никада није пронашао ниједну нову основну честицу. Попут експеримента ДЕСИ, који се електрони сударио са протоновима. А исто вриједи и релативистички тешки јонски сударач.
А то је било и за очекивати; сврха ова три судара била је различита. Састојало се у истраживању материје која заиста постоји са невиђеном прецизношћу.
Не чини се да су ови експерименти само потврдили Стандардни модел, мада је све што су пронашли било у складу са стандардним моделом. Створили су нове саставне честице и измерили везе између њих. Откривени су односи пропадања и разгранавања, као и суптилне разлике између материје и антиматерије. Неке се честице понашају другачије од својих огледала. Чинило се да други крше симетрију преокрета времена. Међутим, откривено је да се други мешају заједно, стварајући везана стања којих нисмо били ни свесни.
Сврха следећег великог научног експеримента није једноставно тражење једне ствари или тестирање једне нове теорије. Морамо прикупити огроман скуп иначе недоступних података и пустити их да воде индустрију.
Наравно, можемо да дизајнирамо и градимо експерименте или опсерваторију на основу онога што очекујемо да нађемо. Али најбољи избор за будућност науке биће вишенаменска машина која може да прикупља велике и разнолике количине података, што не би било могуће без тако великих улагања. Због тога је Хуббле био толико успјешан, зашто су Фермилаб и ЛХЦ помакнули границе даље него икад прије и зашто ће будуће мисије попут свемирског телескопа Јамес Вебб, будућих опсерваторија класе 30 метара или будућих судара бити потребне ако икад одговоримо на најважније питања свих.
У послу постоји стара пословица која се такође односи и на науку: „Брже. То је боље. Јефтинији. Изаберите две. " Свијет се креће брже него икад прије. Ако почнемо да штедимо и не улажемо у „најбоље“, то ће бити попут одустајања.
Илиа Кхел