Wiemy, jak rozwikłać tajemnice czasu i przestrzeni. Ale potrzebujemy hadronów wielkości układu Słonecznego

Grawitacja jest bardzo słaba siła. Po prostu pomyślcie o tym: można oderwać nogę od ziemi, mimo całej masy Ziemi, która go przyciąga. Dlaczego ona jest taka słaba? Nieznany. I, być może, trzeba bardzo, bardzo duży eksperyment naukowy, aby się tego dowiedzieć. James Beecham — fizyk z Uniwersytetu Duke ' a, który współpracuje z detektorem ATLAS na słynnym Wielkim zderzaczu hadronów w Szwajcarii. Niedawno opisał swój fizyczny eksperyment Gizmodo: bardzo duży akcelerator atomów — Ultra-zderzacz hadronów — znajduje się na zewnętrznej krawędzi układu Słonecznego.

Taki eksperyment mógłby rozwiązać większość zagadek fizyki na raz, na przykład, odkryć prawdziwą naturę ciemnej materii lub udowodnić możliwość podróży w czasie.

eksperyment myślowy: hadronów wielkości układu Słonecznego

", Aby zrozumieć, co działo się podczas Wielkiego Wybuchu, im bliżej do samego momentu my się zbliżamy, tym wyższa energii potrzebujemy do eksperymentów na lhc, a to oznacza, że trzeba budować коллайдеры coraz więcej i więcej", mówi Beecham. "Obecnie jesteśmy dość dobrze rozumiemy, co się działo, gdy Wszechświat był wielkości jabłka; tego możemy osiągnąć z energiami ZBIORNIK. Ale kiedy była mniejsza, im dalej w czasie, tym непонятнее".

Fizyka pewni, że znają podstawowe zasady Wszechświata. Cząstki oddziałują za pośrednictwem siły, z których znane są cztery: elektromagnetyzm; "słaba" siła; "silna" siła; гравитаци. Każda siła ma zasady, które znajdowaliśmy w trakcie eksperymentów prowadzonych w ciągu setek lat. Kilka podstawowych interakcji mocniej, niektóre słabiej.

W porównaniu z innymi trzema "grawitacja nie jest po prostu słaba, jest praktycznie bez znaczenia", mówi Beecham. Dalej — od pierwszej osoby.

Na Wielkim zderzaczu hadronów, gdzie pracowałem, badamy podstawowe, elementarne zasady natury, strącając protony razem na wysokich energii. Zasady, które badamy, opisano w terminologii cząstek i sił, i grawitacja — jako jedyna z czterech znanych sił, na które nawet nie zwracamy uwagi, licząc najbardziej wysokoenergetycznych zderzeń protonów. Gdyby wyposażyć oddziaływanie silne siłą, 1, grawitacja będzie miał moc 10^-39. 39 zer po przecinku. To znaczy, w ogóle nic.

Ta zagadka nauki jednego z najbardziej niezrozumiałych dla nas. Dlaczego siły interakcji w kolejce w ten sposób? Dlaczego grawitacja jest taka słaba?

Przyroda jest taka, jaka jest, niezależnie od tego, co ludzie ją reprezentują. Ale eksperymenty wykazały, że przy wystarczająco wysokich energii elektromagnetyczne i słabe siły łączą się razem w jedną siłę. Przy jeszcze wyższych energiach, uważają naukowcy, oddziaływanie silne będzie również do nich dołączyć. Ale grawitacja). Naukowcy nie wiedzą, czy będzie grawitacja, aby zjednoczyć się z pozostałymi siłami przy dość wysokich energii.

"Grawitacja to siła natury, ale jej zasady — matematyka, która leży w jej podstawie, najbardziej dokładny opis — w jakiś sposób różnią się od innych", mówi Beecham. I dalej:

Grawitacja najlepiej opisuje ogólną teorią względności Einsteina, a trzy inne siły, które opisano Standardowym modelem fizyki cząstek elementarnych, opierają się na kwantowej teorii pola. I choć podobieństwa są, są one różne. Czyli kiedy naiwnie próbujemy zszyć je razem, otrzymujemy bezsensowne odpowiedzi.

W naszej obecnej Wszechświata, wykorzystując nasze obecne technologie, "prawie niemożliwe, aby znaleźć odpowiedź na to pytanie empirycznie", mówi Beecham. Dlaczego? "Nie możemy dojść do takich wysokich energii zderzenia, przede wszystkim dlatego, że nie możemy zbudować hadronów wystarczająco duży dla tego". On mówi, że niektórzy teoretycy uważają, że jest coś jeszcze (podobnie jak innych cząstek lub dodatkowych wymiarów przestrzennych, jak wynika z teorii strun i jej zaawansowanych modeli), co może wydawać się w eksperymencie, łączącym grawitacji z innymi siłami.

Ale do tego potrzebny jest hadronów wielkości układu Słonecznego.

Nawet 27-kilometrowy przez cały Wielki zderzacz hadronów, który korzysta z сверхпроводящие magnesy w celu przyspieszenia i zderzeń wiązek protonów na 99,999999% prędkości światła, wystarczająco duży, aby odpowiedzieć na te pytania. On może dowiedzieć się tylko jaka była Wszechświata, kiedy była wielkości jabłka. Naukowcom może wymagać więcej energii, a tym samym większy hadronów, aby zorientować się we Wszechświecie mniej wielkości jabłka.

O Ile więcej? Możliwe, silne i słabe siły jądrowe można byłoby połączyć za pomocą hadronów, zbudowanego wokół Marsa. Ale aby dodać grawitację w to równanie, "według niektórych przybliżonych szacunków trzeba hadronów, gonty orbitę Neptuna. Co więcej, niektórzy naukowcy twierdzą, że ta ocena jest bardzo orientacyjna i musimy zbudować pierścień jeszcze więcej". Korzyści będą ogromne — taka hadronów będzie mógł wypróbować skala Plancka, najmniejsze rozmiary, w które możemy odwiedzić, pozwolić mechaniki kwantowej. "Rozumiemy wszystko o grawitacji, o mechanice kwantowej i, tymczasem również otrzymywali całkowego электрослабую i электросильную życie tak po prostu, a w ślad za nią podróże w czasie, teorię strun, ciemną materię i ciemną energię, problem pomiaru, teorię wielu wszechświatów i tak dalej.

Co? Podróże w czasie? Zdaniem Бичема, byśmy otrzymali tak szczegółowywyobrażenie o Wszechświecie i o tym, jak działa przestrzeń-czas, że być może udałoby się umieścić swoją wiedzę w podstawę przyszłych technologii manipulacji z czasem.

"jest możliwe, że siła grawitacji i inne siły natury łączą się w niektórych bardzo wysokich energiach, ale dla badania tego zagadnienia trzeba stworzyć hadronów typu BUCK, gonty zewnętrzne granice układu Słonecznego, a nawet więcej".

Niestety, eksperyment myślowy Бичема przepraszam obecnie:

"Technologii, ludzkiej siły i środków, aby zbudować zderzacz cząstek, опоясывающего zewnętrzne granice układu Słonecznego, po prostu nie istnieje. Nawet jeśli wzięliśmy technologii istniejącego akceleratora i detektora na ZBIORNIK, skala byłby problemem w praktyce sensie: nie jest jasne, czy starczy materiału do budowy tej maszyny w układzie Słonecznym, na wszystkich źródłach — Ziemia, Księżyc, planety, asteroidy, itp.

Aby rozpędzić protony do takich wysokich energii, nawet na ZBIORNIK, używamy сверхпроводящие magnesy. Magnesy nabierają właściwości nadprzewodników tylko jeśli robi się je bardzo zimne. Można by pomyśleć, że to będzie przydatne do tworzenia akceleratora cząstek w przestrzeni. Kosmos to jest bardzo zimny. Ale dla nadprzewodnictwa nie bardzo zimny. Zewnętrzny kosmos ma temperaturę 2,7 Kelvina, ale magnesy wymagają 1,9 Kelvina. Blisko, ale wciąż nie ma. Na BAK te temperatury są osiągane za pomocą ciekłego helu. Nie jest jasne, czy wystarczy ciekłego helu w ogóle gdzieś w pobliżu, aby schłodzić kołowy akcelerator wielkości układu Słonecznego.

Przy takich energiach detektory muszą być ogromne. Trzeba szkolić fizyków i nabycia niewyobrażalną ilością mocy obliczeniowej. Trzeba zaawansowana robotyka, ochrona przed planetoid, komet i innych zanieczyszczeń. I to wszystko jeszcze trzeba wprawić w ruch. Nie możesz korzystać z energii Słońca, bo samochód otacza Słońce w odległości Neptuna. Urządzenie tej wielkości wymaga przełomów w dziedzinie energetyki, które nie są możliwe w najbliższej przyszłości.

Taki eksperyment zmienił bym fizyki. W końcu takie eksperymenty pomagają fizykom zrozumieć, jak to działa, i taka akcelerator daje przekonujących odpowiedzi na wiele pytań. To zmieni sposób myślenia ludzi. Zmieni to, co rozumiemy pod pojęciem "zrozumieniem".

Gdybyśmy budowali hadronów wokół zewnętrznej granicy układu Słonecznego, wiedzę, które my byśmy kupili — o naturze grawitacji, o tym, jak pogodzić w jednej mechanikę kwantową i ogólną teorię względności, o podróżach w czasie, o tym, co było w momencie Wielkiego Wybuchu, o tym, czy nasz Wszechświat być tylko jednym z nieskończonej liczby wielu wszechświatów — w ten sposób zmienił nasze wyobrażenie o rzeczywistości, nasz stosunek do natury, to jej języka, rozumienia świata, ludzkości, tego, co się dzieje w ogóle, naszego miejsca we wszechświecie, musielibyśmy wymyślić nową koncepcję zrozumienia, aby to opisać.

Oczywiście, nikt z ludzi nie pracuje nad takim eksperymentem, choć CERN już opracowuje na papierze Przyszły okrągłe hadronów, tunel którego będzie 80-100 kilometrów długości. Zresztą, być może, gdzieś ktoś we Wszechświecie i pracuje nad takim projektem.

Byłoby fantastyczne, gdyby jakiś daleki cywilizacja gdzie indziej we Wszechświecie już pracował nad tym, a u nas była chociaż możliwość znaleźć i się z nią skontaktować, zapytać o wynikach nawet zwykłych fizycznych eksperymentów. Taki sam u nich masa bozonu Higgsa? Czy znaleźli X i Y bozony, które wykazują stowarzyszenie электрослабой i электросильной sił? Dotarli oni do планковских skali? Co to jest ciemna materia? Czy możemy przenieść się w czasie?

Wszechświat będzie nadal pracować w tym samym prawom. Prawdziwe pytanie brzmi, czy ludzie kiedykolwiek zrozumieć te prawa.

Będą? Powiedz w naszej