सपना के भौतिकविदों: क्या colliders ज्यादा होगा की तुलना में कूलर बड़े hadron?

यदि भौतिकी प्राथमिक कणों के उनके रास्ते में मिलता है, नए त्वरक में सक्षम हो जाएगा एक दिन के लिए अच्छी तरह से पता लगाने के लिए उत्सुक उप-परमाणु कण भौतिकी में — हिग्स बोसॉन. छह साल की खोज के बाद इस कण पर बड़े hadron कोलाइडर, भौतिकविदों की योजना बना रहे हैं एक नई मशीन के लिए पिछले जाएगा कि दसियों किलोमीटर में यूरोप, जापान या चीन.

नई colliders: वे क्या कर रहे हैं

इस खोज के उपपरमाण्विक कण, पता चलता है जो मूल की बड़े पैमाने पर, नेतृत्व के पूरा करने के लिए मानक मॉडल एक व्यापक सिद्धांत के कण भौतिकी. और भी था एक मील का पत्थर उपलब्धि LHC के लिए, वर्तमान में सबसे बड़ा त्वरक दुनिया में — सब के बाद, के लिए खोज हिग्स बोसॉन है, हालांकि ही नहीं, यह बनाया गया था.

अब भौतिकविदों जाने के लिए चाहते हैं गहरी के रहस्यों में हिग्स बोसॉन में आशा है कि यह होगा किया जा करने के लिए कुंजी को हल करने दीर्घ समस्या के भौतिकी के कणों । "हिग्स कण खास है," कहते हैं, भौतिक विज्ञानी Ipang वैन, संस्थान के निदेशक उच्च ऊर्जा भौतिकी के बीजिंग में है । "हम का मानना है कि हिग्स भविष्य के लिए एक खिड़की".

बड़े hadron कोलाइडर यानी एलएचसी, से मिलकर एक अंगूठी की लंबाई में 27 किलोमीटर की दूरी पर है, जो के अंदर प्रोटॉन कर रहे हैं करने के लिए त्वरित लगभग प्रकाश की गति और टकराने के अरबों बार प्रति सेकंड, लगभग पहुँच उनकी क्षमताओं की सीमा है । वह अच्छी तरह से coped के साथ की खोज हिग्स, लेकिन नहीं उपयुक्त विस्तृत अध्ययन के लिए.

इसलिए, कण भौतिकी की मांग के एक नए प्रकार के कण कोलाइडर चलाने के लिए डिज़ाइन के ढेर हिग्स बोसॉन. यह प्रस्तावित किया गया था कई परियोजनाओं के लिए इन नए शक्तिशाली मशीनों, और वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि इन कारखानों को हिग्स सकता है खोजने के लिए मदद करने के लिए समाधान स्पष्ट कमजोरियों के मानक मॉडल है ।

" नहीं, एक पूरा सिद्धांत की ब्रह्मांड कहते हैं," प्रयोगात्मक भौतिक विज्ञानी कण Galina Abramovich के तेल अवीव विश्वविद्यालय है. उदाहरण के लिए, इस सिद्धांत की व्याख्या नहीं करता, काले पदार्थ, एक अज्ञात पदार्थ है, जो की बड़े पैमाने पर करने के लिए आवश्यक है के लिए खाते में अंतरिक्ष टिप्पणियों, इस तरह के रूप में आंदोलन के सितारों आकाशगंगाओं में है । यह भी नहीं है समझाने के लिए क्यों ब्रह्मांड बनाया गया है की बात है, जबकि प्रतिकण बहुत दुर्लभ है.

नए के समर्थकों colliders का तर्क है कि एक सावधान अध्ययन के हिग्स बोसॉन बात कर सकते हैं वैज्ञानिकों ने इन रहस्यों को सुलझाने की दिशा में है । लेकिन वैज्ञानिकों के बीच के लिए प्रयास कर रहा महंगा त्वरक समर्थन नहीं कर रहे हैं. इसके अलावा, यह स्पष्ट नहीं है कि यह मिल सकता है इन मशीनों.

पहली बार के लिए कतार में अंतर्राष्ट्रीय लीनियर कोलाइडर के उत्तर में जापान. के विपरीत LHC, जहां कणों कदम पर एक अंगूठी के MLK accelerates दो मुस्कराते हुए कणों की एक सीधी रेखा में सीधे में में, एक दूसरे के सभी 20 मील की लंबाई है । और कोशिश कर के बजाय पुश करने के लिए प्रोटॉन के साथ, यह धक्का इलेक्ट्रॉनों और उनके प्रतिकण भागीदारों, positrons.

हालांकि, दिसंबर 2018, एक अंतःविषय समिति के विज्ञान परिषद जापान के विरोध परियोजना बुला रही है, सरकार पर व्यायाम करने के लिए सावधानी के साथ अपने समर्थन और सवाल पूछ रही है, को सही ठहराने की उम्मीद वैज्ञानिक उपलब्धियों की लागत कोलाइडर, जो वर्तमान में है का अनुमान, 5 अरब डॉलर.

समर्थकों का तर्क है कि योजना MLK टकराव के इलेक्ट्रॉनों और positrons, और नहीं प्रोटॉन की एक संख्या है, प्रमुख लाभ में से एक । इलेक्ट्रॉनों और positrons कर रहे हैं, प्राथमिक कणों, यानी वे छोटे घटक है, और प्रोटॉन से मिलकर छोटे कणों — क्वार्कों. इसका मतलब यह है कि टकराव के प्रोटॉन और अधिक हो जाएगा अराजक और अधिक बनाने के बेकार कचरे के कणों के लिए होगा, जो के माध्यम से झारना.

इसके अलावा, के दौरान प्रोटॉन की टक्कर का ही हिस्सा ऊर्जा के प्रत्येक प्रोटॉन वास्तव में हो जाता है में एक टक्कर है, जबकि इलेक्ट्रॉन-पोजीट्रान colliders कणों में स्थानांतरित कर रहे हैं संघर्ष ऊर्जा से भरा हुआ है । इसका मतलब यह है कि वैज्ञानिकों को सेट कर सकते हैं टकराव की ऊर्जा को अधिकतम करने के लिए संख्या का उत्पादन किया हिग्स बोसॉन. एक ही समय में, MLK की आवश्यकता होगी केवल 250 अरब इलेक्ट्रॉन वोल्ट के उत्पादन के लिए हिग्स बोसॉन की तुलना में 13 खरब इलेक्ट्रॉन वोल्ट टैंक में.

MLK "की गुणवत्ता प्राप्त डेटा बहुत अधिक हो जाएगा," कहते हैं, भौतिक विज्ञानी प्राथमिक कणों की Lyn इवांस के सर्न, जिनेवा. एक हर से बाहर 100 से टकराव पर MLK का उत्पादन होगा हिग्स बोसॉन, जबकि LHC पर ऐसा होता है हर 10 अरब डॉलर का टकराव है.

यह उम्मीद है कि जापानी सरकार ले जाएगा पर एक निर्णय कोलाइडर मार्च में. इवांस का कहना है कि अगर MLK मंजूरी दे दी है, इसे ले जाएगा के बारे में 12 साल है । बाद में, त्वरक भी किया जा सकता है बढ़ाने के लिए उन्नत ऊर्जा है, जो इसे प्राप्त कर सकते हैं.

सर्न की योजना बनाई है के लिए एक समान बनाने की मशीन कॉम्पैक्ट रैखिक कोलाइडर (CLIC). यह भी धक्का इलेक्ट्रॉनों और positrons, लेकिन अधिक ऊर्जा की तुलना में MLK. उसकी ऊर्जा से शुरू होगा 380 अरब इलेक्ट्रॉन वोल्ट और वृद्धि होगी करने के लिए 3 खरब इलेक्ट्रॉन वोल्ट की एक श्रृंखला में अद्यतन. इन प्राप्त करने के लिए उच्च ऊर्जा है, यह आवश्यक है विकसित करने के लिए एक नई तकनीक के लिए तेज कणों, और फिर क्लिक स्पष्ट रूप से दिखाई नहीं से पहले MLK, इवांस कहते हैं, जो सिर के सहयोग से शोधकर्ताओं ने दोनों परियोजनाओं की.

हलकों में चल रहा है

दो अन्य की योजना बनाई कोलाइडर चीन में और यूरोप, हो जाएगा की तरह एक दौर टैंक है, लेकिन एक बहुत अधिक: प्रत्येक के साथ एक परिधि के 100 किलोमीटर की दूरी पर है । यह एक नहीं बल्कि बड़ी सर्कल के लिए डबल सर्कल के देश लिकटेंस्टीन. यह लगभग लंबाई रिंग रोड के.

परिपत्र इलेक्ट्रॉन पोजीट्रान कोलाइडर के निर्माण, जो चीन में नहीं है, अभी तक परिभाषित धक्का होगा, इलेक्ट्रॉनों और positrons 240 अरबइलेक्ट्रॉन वोल्ट के अनुसार, वैचारिक योजना है कि औपचारिक रूप से प्रस्तुत किया नवंबर में और द्वारा संरक्षित वैन और संस्थान के उच्च ऊर्जा भौतिकी. इस त्वरक जा सकते हैं बाद में अद्यतन के लिए प्रोटॉनों के टकराने पर उच्च ऊर्जा है । वैज्ञानिकों का कहना है कि शुरू हो सकता है निर्माण के लिए इस मशीन की लागत 5-6 अरब डॉलर 2022 तक खत्म 2030 तक.

सर्न में और प्रस्तावित भविष्य के परिपत्र Collider, बीपीसी भी संचालन शुरू, चरणों में टकराने से इलेक्ट्रॉनों के साथ positrons, प्रोटॉन और बाद में. परम लक्ष्य हो जाएगा तक पहुँचने के लिए प्रोटॉन में टकराव की 100 खरब इलेक्ट्रॉन वोल्ट से अधिक है, जो सात बार ऊर्जा टैंक.

इस बीच, वैज्ञानिकों शट डाउन LHC के लिए दो साल का उन्नयन, मशीन पर काम करने के लिए उच्च ऊर्जा है । 2026 में कमाने के लिए एक टैंक के साथ उच्च चमक में वृद्धि होगी, जो की आवृत्ति प्रोटॉन की टक्कर में कम से कम पांच बार.

चित्र हिग्स

जब टैंक बनाया गया था, वैज्ञानिकों थे काफी विश्वास है कि आप मिल जाएगा के साथ यह हिग्स बोसॉन. लेकिन नई मशीनों के साथ यह स्पष्ट नहीं है क्या नए कणों के लिए देखने के लिए. वे बस रहे हैं करने के लिए सूची कैसे दृढ़ता से हिग्स सूचना का आदान प्रदान के साथ अन्य कणों.

माप की बातचीत के हिग्स की पुष्टि कर सकते हैं उम्मीदों के मानक मॉडल है । लेकिन अगर अवलोकन से अलग उम्मीदों, विसंगति हो सकता परोक्ष रूप से की उपस्थिति का संकेत कुछ नया, के रूप में इस तरह के कणों का गठन डार्क मैटर है.

कुछ वैज्ञानिकों को उम्मीद है वहाँ हो जाएगा कुछ अप्रत्याशित. क्योंकि हिग्स बोसॉन रहस्य: congenerous इन कणों में तरल करने के लिए इसी तरह गुड़ है । क्यों? हम कोई पता नहीं है, कहते हैं, कण भौतिक विज्ञानी माइकल Peskin स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय से. इस तरल पदार्थ ब्रह्मांड में व्याप्त है और नीचे धीमा के कणों और उन्हें वजन.

एक और रहस्य है कि बड़े पैमाने पर की हिग्स में एक लाख अरब डॉलर से कम की उम्मीद है. इस विषमता से पता चलता है कि वहाँ रहे हैं अन्य कणों । इससे पहले, वैज्ञानिकों ने सोचा था कि जवाब कर सकते हैं कि समस्याओं के हिग्स सिद्धांत का उपयोग करके की supersymmetry — एक व्यंजन, जहां प्रत्येक कण एक भारी साथी है । लेकिन ऐसा नहीं हुआ, क्योंकि टैंक का कोई निशान पाया supersymmetric कणों.

भविष्य colliders कर सकते हैं अभी भी सबूत खोजने के supersymmetry या अन्यथा संकेत पर नए कण है, लेकिन वैज्ञानिकों को नहीं देना होगा वादा किया है. अब वे और अधिक कर रहे हैं के विकास में लगे हुए प्राथमिकताओं और लाने के पक्ष में तर्क के नए colliders और अन्य प्रयोगों में, कण भौतिकी. एक बात निश्चित है: प्रस्तावित त्वरक जाएगा अज्ञात क्षेत्र का पता लगाने अप्रत्याशित परिणामों के साथ.

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