این دستگاه حل بزرگترین اسرار فیزیک

با وجود کلیشه تنهاست وحشی با موهای انیشتین کار خستگی ناپذیر در یک تخته سیاه, امروز بزرگترین اکتشافات در فیزیک آمده از همکاری دانشمندان مشغول به کار در دستگاه عظیم که می تواند هزینه میلیاردها دلار اغلب واقع در افراطی ترین مکان روی زمین. پس از همه, آن را فقط پارچه جهان آنها در حال تلاش برای درک.

در قرن گذشته فیزیکدانان نشان تکان دهنده مقدار در مورد ما چگونه جهان کار می کند در حالی که به طور همزمان می روم بزرگ پرسش های پاسخ داده نشده. برخی از بزرگترین پیشرفت های شده است در درک چگونه ذرات کوچک تعامل و تاثیر کارکرد جهان هستی است. همه چیز را ما می تواند تشخیص دهد در جهان ساخته شده است از ذرات که رفتار توضیح داده شده است توسط یک تئوری به نام مدل استاندارد فیزیک ذرات. که نظریه تقسیم ذرات به کوارک ها و لپتون ها (که شامل الکترونها و شبح مانند neutrino ذرات). هر یک از این ذرات دارای یک antiparticle که همان جرم است اما در اصل یک آینه تصویر مخالف شارژ الکتریکی است.

این ذرات ارتباط برقرار کردن از طریق نیروهای هستند که توسط اداره ذرات دیگر به نام bosons. شما ممکن است شنیده ام از بوزون هیگز: این آخرین پیش بینی کرد اما غیر قابل تشخیص ذرات مدل استاندارد و دانشمندان در نهایت اعلام کرد کشف آن در سال 2012 است. که یک پیروزی بزرگ برای این نوع تیتر-ساخت علم است که توجیه عظیم قیمت دسته از ذرات شتاب دهنده مانند برخورددهنده بزرگ هادرون. اما از آن زمان به بعد با وجود مقدار زیادی از تحقیقات جالب وجود دارد نبوده است یکی دیگر از کشف بزرگ قابل مقایسه با هیگز.

زیادی وجود دارد که ما هنوز نمی دانیم. مدل استاندارد را توضیح نمی دهد چه چیزی باعث این جهان به شروع و یا چرا وجود دارد خیلی بیشتر ماده نسبت به ضد ماده یا طبیعت مرموز نامرئی چیزهای به نام ماده تاریک. آن را توضیح نمی دهد چرا انبساط جهان شتاب گرفته است یک اثر در حال حاضر منسوب به اصطلاح انرژی تاریک.

این پرسش ها و دیگر رمز و راز در مورد جهان رانده اند فیزیکدانان برای ساخت برخی از واقعا ذهن ترا درهم میشکنند ابزار در جستجوی پاسخ. دیدن برخی از شگفت انگیز ترین آزمایش های ما در زیر نمایش به صورت اسلاید. (کاربران دسکتاپ, navigate با استفاده از "بعدی" و "قبلی" در پایین صفحه.)

برخورددهنده بزرگ هادرون

برخورددهنده بزرگ هادرون است که قدرتمند ترین در جهان اتم درهم شکننده. آن متشکل از یک جفت از حلقه متقاطع در داخل یک 16-مسیر-تونل دور در سرن پردیس در زیر سوئیس-فرانسه مرزی در نزدیکی ژنو است. LHC طول می کشد تا پروتون (و یا کل هسته های اتمی) از سرن دیگر شتاب دهنده می افزاید: حتی انرژی بیشتر با استفاده از آهنرباهای ابررسانا و رادیویی با فرکانس حفره و شکسته آنها را به یکدیگر در داخل ساختمان های مختلف-اندازه آشکارسازهای طراحی شده برای مشاهده نتیجه برخورد. به تازگی دانشمندان مشغول کار بر روی LHC در بر داشت برخی از نکات جذاب اختلاف بین آنچه در مدل استاندارد پیش بینی در مورد یک ذره به نام B0 مزون و آنچه در واقع رخ داده است در داخل این آزمایش است.

این XENON1T آزمایش

جستجو برای ماده تاریک گرفته شده فیزیکدانان در اعماق زمین با آزمایش مانند XENON1T. همانطور که از نام آن پیداست XENON1T شامل یک ظرف پر شده با یک تن از مایع زنون قرار داده شده در اعماق زمین به منظور محافظت از حساس آشکارساز متوسط از هر گونه پتانسیل نویز زمینه است. این آزمایش در انتظار نهفته است برای یک نامزد ماده تاریک ذرات به نام WIMP یا ضعیف تعامل عظیم ذرات عبور و تولید ثبتشده سیگنال. XENON1T و آزمایش های آن را دوست دارم هنوز برای کشف هر گونه نشانه از ماده تاریک اما آنها قادر به رد کردن برخی امکانات. XENON1T است که در میان یک تحول به XENONnT که شامل 8 تن از مایع زنون.

آلفا طیف سنج مغناطیسی

دیگر آزمایش ها به دنبال ماده تاریک از فضا. آلفا طیف سنج مغناطیسی, راه اندازی از زمین در سال 2011 یک آزمایش شده است که اندازه گیری بالا-انرژی ذرات از پردازنده ایستگاه فضایی بین المللی. این یکی از چند فضای مبتنی بر آزمایش است که به نظر می رسد به رعایت بیش از پوزیترون الکترونی را ضد ماده شریک است. آن را نیز ممکن است منظور بررسی عجیب و غریب, رها در بالا انرژی ذرات مشاهده شده توسط یک ماهواره چینی به نام DAMPE. این مشاهدات ممکن است ارائه سرنخ های بیشتری به ماهیت واقعی ماده تاریک.

Super Kamiokande

کلی غرابت از نوترينو—مانند این که چگونه آنها عبور مناسب ترین ماده بدون تعامل با آن در همه رانده است دانشمندان به ساخت و آزمایش است که سعی کنید به آنها را اندازه گیری. Super Kamiokande است که مالیات بر ارزش افزوده شامل 50 ، 000 تن آب است. آن نشسته ژاپن کوه Ikeno و صف با آشکارسازهای است که به نوبه دقیقه چشمک می زند از نور را به سیگنال های خوانده شده به کامپیوتر. مانند دیگر غول-مالیات بر ارزش افزوده-از-مسائل آزمایش آن در انتظار نهفته است برای آن هدف ذرات—در این مورد نوترينو از خورشید از اعماق فضا و یا تولید شده در ژاپن پروتون در شتابدهنده تحقیقات پیچیده 186 مایل دور. Super-K معروف ترین برای کشف نوترينو' هویت-تغییر رفتاربه نام neutrino نوسانات و اخیرا عناوین ساخته شده برای اندازه گیری اشاره به این واقعیت است که نوترينو می تواند متفاوت از خود antiparticle همکاران که دانشمندان فکر می کنم که لازمه توضیح داد که چرا جهان وجود ماده بیش از ضد ماده.

IceCube

دیگر neutrino رصدخانه تکیه بر طرح های مختلف تکان دهنده ترین که ممکن است IceCube neutrino رصدخانه قطب جنوب. با وجود آن از راه دور محل IceCube است که اساسا یخ زده فوق العاده Kamiokande. آن متشکل از 86 "رشته" هر یک حاوی 60 نور-تشخیص ماژول قرار داده شده به حفر سوراخ 4,500 به 8,000 پا به یخ. نوترينو ایجاد کوچک چشمک می زند در این رویداد نادر است که تعامل آنها با یخ های قطب جنوب در زیر این آزمایش که آشکارسازهای سپس حس. IceCube در حال حاضر ساخته شده باور نکردنی اندازه گیری نوترينو از فضا; اخیرا آن را در بر داشت منبع فوق العاده بالا-انرژی کیهانی اشعه قابل توجه زمین است.

میون g-2

علی رغم موفقیت های مدل استاندارد فیزیک ذرات را توضیح نمی دهد همه چیز را که فیزیکدانان مشاهده در جهان -- به طوری که آنها به دنبال راه هایی برای شکستن این مدل است. بسیار پیش بینی نتایج میون g-2 آزمایش در Fermilab در ایلینوی به احتمال زیاد ارائه برخی از بینش به یک منطقه که در آن مدل استاندارد می تواند شکست. نتایج اولیه در حال حاضر به نظر می رسد برای نشان دادن نشانه هایی از اختلاف بین مدل استاندارد و اندازه گیری های واقعی.

یک میون اساسا سنگین پسر عموی الکترون و آن "g" ارزش یک شماره است که بر چگونگی رفتار در یک میدان مغناطیسی است که تصور می شود حدود 2. دانشمندان در Brookhaven National Lab ساخته شده یک دایره آهنربا و گذشت muons از طریق آن آنها اندازه گیری شده است که g-2 ارزش (تفاوت بین g و 2) بود و کمی از آنچه در مدل استاندارد پیش بینی کرد. Brookhaven National Lab مقامات هماهنگ با Fermilab به ادامه آزمایش با حتی بیشتر muons. جدیدترین g-2 اندازه گیری باید منتشر شد به زودی!

ورا C. روبین رصدخانه

جهان در حال گسترش و توسعه شتاب گرفته است. دانشمندان فکر می کنند که چیزی به نام انرژی تاریک است که باعث شتاب. محاسبات به نظر می رسد نشان می دهد که انرژی تاریک باعث می شود تا بیش از دو سوم از کل انرژی و جرم در جهان, اما ما نمی دانیم که چه انرژی تاریک واقعا است. به زودی ورا C. روبین رصدخانه, همچنین شناخته شده به عنوان بزرگ همديد بررسی تلسکوپ (LSST) قادر خواهد بود به نقشه در حدود نیمی از آسمان را هر چند شب به طور موثر ایجاد یک فیلم قابل مشاهده کیهان که به محققان کمک خواهد کرد درک انرژی تاریک و تاثیر آن بر سرنوشت نهایی جهان است. این تلسکوپ قرار است به آغاز آن علم در عملیات 2023.

LIGO

در سال 2016 دانشمندان اعلام کرد که آنها تا به حال مشاهده شده موج سفر در سرعت نور در فضا-زمان ناشی از دو سیاه چاله با هم کوبیدن. این آزمایش در پشت کشف LIGO یک جفت از تونل چیده شده در یک L-شکل که در آن یک لیزر تقسیم شده است فرستاده می شود به هر دو تونل و پس از آن دوباره پیوست در یک آشکارساز. عبور امواج گرانشی باعث دو پرتو به سفر در-و-از فاز با یکدیگر و ایجاد یک الگوی حاوی اطلاعات در مورد امواج.

دو LIGO رصدخانه به علاوه برج سنبله رصدخانه در ایتالیا همچنان برای اندازه گیری امواج گرانشی و حتی کشف امواج گرانشی همراه یک فلش از نور از یک جفت ستاره نوترونی برخورد. در نهایت این مشاهدات ممکن است ارائه اطلاعات در مورد نرخ انبساط جهان یا ماهیت واقعی ماده تاریک.

تلسکوپ افق رویداد

چند اشیاء در فضا در بندان ما مانند سیاه چاله ها—اما آنها بیش از فقط ذهن ترا درهم میشکنند اشیاء در آسمان است. آنها همچنین مکان های که در آن گرانش بسیار شدید است که این آزمون محدودیت های نسبیت عام و اثرات کوچکتر در مقیاس کوانتومی نیروهای پا زدن در. دانشمندان در سراسر جهان باید در اصل تبدیل به سیاره زمین خود را به یک تلسکوپ با ارتباط هشت رعایت امکانات (و بیشتر به زودی) با هم به دریافت اولین تصویر از یک سیاه چاله سایهدر این مورد بازیگران سایه سیاه چاله در مرکز کهکشان M87. محققان نیست و در عین حال انجام: ما به زودی باید یک تصویر و شاید یک فیلم سیاه چاله در مرکز کهکشان ما.