Vi vet hvordan å avsløre mysteriene i tid og rom. Men vi trenger en Collider størrelsen på solsystemet

Tyngdekraften er en utrolig svak kraft. Bare tenk på det: du kan rive foten av bakken, til tross for massen av Jorden som tiltrekker henne. Hvorfor er hun så svak? Ukjent. Og kanskje må en meget stor vitenskapelig eksperiment for å finne ut. James beach, en fysiker fra Duke University, som jobber med ATLAS-detektoren ved den berømte Large hadron Collider i Sveits. Han har nylig beskrevet sin fysiske eksperiment for Gizmodo: utrolig flott accelerator av atomer, Ultra — large hadron Collider — ligger i ytterkanten av solsystemet.

Dette eksperimentet kunne løse de fleste av de mysterier fysikk på en gang, for eksempel, for å avsløre den sanne natur av mørk materie eller bevise muligheten for tidsreiser.

Tanke eksperiment: den Collider størrelsen på solsystemet

"for å forstå hva som skjedde under Big Bang, den nærmere i det øyeblikk vi får, jo høyere den energien vi trenger for eksperimenter på Collider, så du må bygge colliders, mer og mer, sier strand. "I dag er vi ganske godt klar over hva som skjedde da universet var på størrelse med en Apple; vi kan oppnå med de energiene av LHC. Men når hun var mindre, jo lenger tilbake i tid, jo mer".

Fysikere er sikre på at du kjenner til de grunnleggende prinsippene i Universet. Partikler samhandle via styrker, som det er fire: elektromagnetisme, den "svake" styrke; "sterk" kraft, tyngdekraft. Hver force har regler som vi har funnet i eksperimenter utført over hundrevis av år. Noen grunnleggende interaksjoner blir sterkere, noen svakere.

I forhold til de tre andre "gravity er ikke bare svak, er det nesten irrelevant, sier strand. Heretter i første person.

På Large hadron Collider, hvor jeg jobbet, studerte vi de grunnleggende, elementære regler i naturen ved å kollidere protoner sammen ved høye energier. Reglene som vi undersøker er beskrevet i form av partikler og krefter, og tyngdekraften er den eneste av de fire kjente krefter som vi ikke selv betale oppmerksomhet, håper høy-energi kollisjoner mellom protoner. Om å gi sterk interaksjon force 1, tyngdekraften har styrke på 10^-39. 39 nuller etter desimaltegnet. Det er ingenting i det hele tatt.

The mystery of science en av de mest uforståelig for oss. Hvorfor tvinge vekselsvirkningene stilt opp på denne måten? Hvorfor er tyngdekraften så svak?

Natur er det som er, uavhengig av hva menneskene representerer. Men forsøk har vist at høy nok energi elektromagnetisme og svak kraft flette sammen til én styrke. Ved enda høyere energier, forskere mener at den sterke interaksjonen vil også være å bli med dem. Men tyngdekraften er forskjellige. Forskerne vet ikke om å forene tyngdekraften med andre krefter ved høye energier.

"gravity er en naturkraft, men dens regler i matematikk, som ligger ved basis, den mest nøyaktige beskrivelse — på noen måte svært forskjellig fra resten, sier strand. Og han fortsetter:

Tyngdekraften er best beskrevet av den Generelle relativitetsteorien, og de tre andre kreftene er beskrevet av standardmodellen for partikkelfysikk basert på quantum field theory. Og selv om det er likheter, de er forskjellige. Det er når vi naivt prøve å sy dem sammen, får vi meningsløse svar.

I vår nåværende Universet ved hjelp av dagens teknologi, "det er nesten umulig å svare på dette spørsmålet empirisk, sier strand. Hvorfor? "Vi kan ikke nå så høy-energi kollisjoner i første omgang, fordi jeg kan ikke bygge en Collider stor nok til det." Han sier at noen teoretikere mener at det er noe annet (som andre partikler eller ekstra romlige dimensjoner, som er avledet fra string-teori og dens utvidede modeller) som kan virke i eksperimentet, forene tyngdekraften med andre styrker.

Men vi trenger en Collider størrelsen på solsystemet.

Selv en 27 kilometer runde Large hadron Collider, ved hjelp av superledende magneter til å akselerere og kollisjoner av bjelker av protoner 99.999999% lysets hastighet, er ikke stor nok til å svare på disse spørsmålene. Han kan lære hva som ble Universet da den var på størrelse med et Eple. Forskere kan kreve mer energi, og følgelig en større Collider å forstå Universet er mindre enn størrelsen av et Eple.

Hvor mye mer? Kanskje de sterke og svake kjernefysiske styrker som kan kombineres med Collider, bygget rundt Mars. Men å legge til tyngdekraften til ligningen, "i henhold til noen grove estimater, vil du trenge en Collider som omfatter bane rundt Neptun. Videre, noen forskere hevder at dette anslaget er svært omtrentlige, og vi er nødt til å bygge en ring enda mer." Fordelene ville være stor — slik Collider vil være i stand til å teste Planck-skalaen, den minste skalaen som vi kan se lov av kvantemekanikken. "Vi vil forstå alt om gravitasjon, kvantemekanikk og, i mellomtiden, fikk også en kombinert electroweak og Elektrosila kraft, og bak henne tidsreiser, strengteori, mørk materie, mørk energi, måling problem, teorien om flere universer og så videre.

Hva? Tidsreiser? I henhold til beacham oss, vi skulle få så detaljertsyn på Universet og hvordan rom-tid, som kan være i stand til å sette din kjennskap til grunnlaget for fremtidige teknologier for manipulasjon over tid.

"det er mulig at tyngdekraften og andre naturkrefter som kommer sammen med noen ekstremt høye energier, men for å studere dette spørsmålet, må vi lage en Collider på den type TANK rundt de ytre grensene av solsystemet eller enda mer."

Beklager, trodde eksperiment beacham er umulig nå:

"Teknologi, menneskelige makt og ressurser til å lage en partikkel Collider, rundt de ytre grensene av solsystemet rett og slett ikke eksisterer. Selv om vi tok eksisterende teknologi for akselerator og detektor på TANKEN, skala, ville være et problem i en praktisk forstand: det er ikke klart om det er nok materiale til å lage denne kolossen i solsystemet, alle kilder til Jorden, Månen, planeter, asteroider, etc.

Og for å akselerere protoner til slike høye energier, selv ved LHC, vi bruker superledende magneter. Magneter tilegne seg egenskaper av superledere, men bare hvis du gjør det veldig kaldt. Du ville tro at det ville være nyttig å opprette en partikkel-akselerator i verdensrommet. Plass det er veldig kaldt. Men for superleder det er ikke så veldig kaldt. Verdensrommet har en temperatur på 2,7 Kelvin, men krever magneter til å 1.9 Kelvin. Nært, men likevel ikke. TANKEN slike temperaturer er oppnådd ved hjelp av flytende helium. Det er uklart om det er nok flytende helium er generelt et sted i nærheten for å kjøle sirkulær akselerator størrelsen på solsystemet.

I disse energiene, detektorene har til å være enorme. Du må trene fysikere og skaffe seg en ufattelig mengde datakraft. Du trenger for avansert robotikk, beskyttelse mot asteroider, kometer og annet rusk. Og alt dette fortsatt trenger å bli satt i bevegelse. Du kan ikke bruke Solens energi fordi maskinen rundt Sola med en avstand på Neptun. En enhet av denne størrelse vil kreve gjennombrudd innen energi, som ikke synes mulig i nær fremtid.

Dette eksperimentet ville endre fysikk. I slutten, slike eksperimenter hjelpe fysikere til å forstå hvordan ting fungerer, og gassen vil gi overbevisende svar på mange spørsmål. Dette vil endre tenker på folk. Vil endre hva vi mener med "å forstå."

Hvis vi skulle bygge en Collider rundt de ytre grensene av solsystemet, den kunnskapen vi har fått om arten av tyngdekraften, om hvordan til å lenke i en kvantemekanikk og Generell relativitetsteori, om tidsreiser, om hva som skjedde i Big Bang, om kan vårt univers bare være ett av en uendelig rekke av flere universer — så ville endre vår oppfatning av virkeligheten, vårt forhold til naturen, som språket, forstå verden, menneskeheten, hva er det som skjer i de Generelle, vår plass i universet, ville vi må finne opp et nytt konsept for forståelse av å beskrive det.

Selvfølgelig, ingen er å jobbe på et slikt eksperiment, selv om CERN er allerede arbeider på papir, Fremtiden sirkulær Collider tunnel som er 80-100 kilometer lang. Likevel, kanskje hvor noen i Universet, og som arbeider på dette prosjektet.

Det ville være fantastisk om noen fjernt sivilisasjon på et annet sted i Universet allerede ville ha jobbet på det, og vi hadde i hvert fall muligheten til å finne og kontakte henne for å spørre om resultatene, selv av vanlige fysiske eksperimenter. Så de har masse av Higgs bosonet? Hvis de har funnet X-og Y-bosoner, som viser forening electroweak og elektrosignal styrker? De nådde Planck-skalaen? Hva er mørk materie? Kan vi gå tilbake i tid?

Universet vil fortsette å operere under de samme lovene. Det virkelige spørsmålet er, vil folk noen gang forstå disse lovene.

Du Kan? Fortell oss i vår