Fisiks e ncha e khanya ho tsoa libakeng tse ngata

Liphetoho leha e le life tse ka khonehang tseo re ka ratang ho li etsa ho Mohlala o Tloaelehileng oa fisiks (1) kapa kamano e akaretsang, likhopolo tsa rona tse peli tse molemohali (le hoja li sa lumellane) tsa bokahohle, li se li ntse li fokola haholo. Ka mantsoe a mang, u ke ke ua fetola haholo ntle le ho nyenyefatsa kaofela.

'Nete ke hore ho boetse ho na le liphello le liketsahalo tse ke keng tsa hlalosoa ho latela mehlala eo re e tsebang. Kahoo na re lokela ho tsoa tseleng ea rōna ho etsa hore ntho e ’ngoe le e ’ngoe e se ke ea hlalosoa kapa e sa lumellane ka litšenyehelo leha e le life tse lumellanang le likhopolo tse teng, kapa na re lokela ho batla tse ncha? Ena ke e 'ngoe ea lipotso tsa bohlokoa tsa fisiks ea sejoale-joale.

The Standard Model ea particle physics e atlehile ho hlalosa litšebelisano tsohle tse tsejoang le tse sibolotsoeng pakeng tsa likaroloana tse kileng tsa bonoa. Bokahohle bo entsoe ka quarks, leptonov le li- gauge bosons, tse fetisang matla a mararo ho a mane a motheo a tlhaho le ho fa likaroloana boima ba tsona ba phomolo. Ho boetse ho na le kamano e akaretsang, ea rona, ka bomalimabe, eseng khopolo-taba ea quantum ea matla a khoheli, e hlalosang kamano pakeng tsa nako ea sebaka, ntho le matla bokahohleng.

Bothata ba ho fetela ka nģ'ane ho likhopolo tsena tse peli ke hore ha u leka ho li fetola ka ho hlahisa likarolo tse ncha, likhopolo le palo, u tla fumana liphello tse hananang le litekanyo le litemoso tseo re seng re ntse re e-na le tsona. Hape ke habohlokoa ho hopola hore haeba u batla ho fetela ka nģ'ane ho moralo oa rona oa saense oa hona joale, moroalo oa bopaki o moholo haholo. Ka lehlakoreng le leng, ho thata ho se lebella ho hongata ho motho ea nyenyefatsang mehlala e lekiloeng le ho lekoa ka lilemo tse mashome.

Ha re tobane le litlhoko tse joalo, ha ho makatse hore ebe ha ho motho ea lekang ho phephetsa ka botlalo paradigm e teng ho fisiks. 'Me haeba e etsa joalo, ha e nkoe ka botebo ho hang, kaha e potlakela ho khoptjoa ka licheke tse bonolo. Kahoo, haeba re bona likoti tse ka 'nang tsa e-ba teng, joale tsena ke litšoantšiso feela, tse bontšang hore ho na le ntho e khanyang kae-kae, empa ha ho hlake hore na ho loketse ho ea moo ho hang.

Fisiks e tsebahalang ha e khone ho sebetsana le bokahohle

Mehlala ea ho benya ha "e ncha ka ho felletseng le e fapaneng"? Hantle, mohlala, litebello tsa sekhahla sa ho khoehlisa, tse bonahalang li sa lumellane le polelo ea hore Bokahohle bo tletse feela ka likaroloana tsa Mohlala o Tloaelehileng le ho mamela khopolo e akaretsang ea kamano. Rea tseba hore mehloli e le 'ngoe ea matla a khoheli, lihlopha tsa linaleli, lihlopha tsa lihlopha tsa linaleli, esita le websaete e kholo ea bokahohle ha ea lekana ho hlalosa ketsahalo ena, mohlomong. Rea tseba hore, le hoja Standard Model e bolela hore taba le antimatter li lokela ho bōptjoa le ho senngoa ka tekanyo e lekanang, re phela bokahohleng bo entsoeng haholo ka lintho tse nang le tekanyo e nyenyane ea antimatter. Ka mantsoe a mang, rea bona hore “fisiks e tsebahalang” e ke ke ea hlalosa ntho e ’ngoe le e ’ngoe eo re e bonang bokahohleng.

Liteko tse ngata li hlahisitse litholoana tse neng li sa lebelloa, tseo haeba li lekoa maemong a holimo, e ka bang phetoho. Esita le seo ho thoeng ke Atomic Anomaly e bontšang boteng ba likaroloana e ka ba phoso ea liteko, empa hape e ka ba pontšo ea ho fetela ka nģ'ane ho Standard Model. Mekhoa e fapaneng ea ho lekanya bokahohle e fana ka boleng bo fapaneng bakeng sa sekhahla sa katoloso ea eona - bothata boo re bo hlahlobileng ka botlalo ho e 'ngoe ea litaba tsa morao-rao tsa MT.

Leha ho le joalo, ha ho le e 'ngoe ea liphapang tsena e fanang ka liphetho tse kholisang ka ho lekaneng hore li nkoe e le lets'oao le ke keng la qojoa la fisiks e ncha. E 'ngoe le e' ngoe kapa tsena kaofela e ka 'na ea e-ba ho feto-fetoha ha lipalo-palo kapa sesebelisoa se lekantsoeng ka phoso. Tse ngata tsa tsona li ka supa fisiks e ncha, empa li ka hlalosoa habonolo feela ho sebelisoa likaroloana tse tsebahalang le liketsahalo tse mabapi le kamano e akaretsang le Mohlala o Tloaelehileng.

Re rera ho etsa liteko, re tšepile ho fumana liphetho le likhothaletso tse hlakileng haholoanyane. Haufinyane re ka bona hore na matla a lefifi a na le boleng bo sa feleng. Ho ipapisitsoe le lithuto tsa linaleli tse reriloeng ke Vera Rubin Observatory le lintlha tse mabapi le li-supernovae tse hole tse tla fumaneha kamoso. telescope ea nancy, pele ho moo, re hloka ho fumana hore na matla a lefifi a fetoha ka nako ho isa ho 1%. Haeba ho joalo, mohlala oa rona oa "tloaelehileng" oa bokahohle o tla tlameha ho fetoloa. Ho ka etsahala hore sebaka sa laser interferometer antenna (LISA) ho latela moralo le eona e tla re fa lintho tse makatsang. Ka bokhutšoanyane, re itšetlehile ka likoloi tsa ho shebella le liteko tseo re li rerang.

Re boetse re ntse re sebetsa tšimong ea particle physics, ka tšepo ea ho fumana liketsahalo ka ntle ho Mohlala, joalo ka tekanyo e nepahetseng haholoanyane ea nako ea makenete ea elektronike le muon - haeba li sa lumellane, fisiks e ncha e hlaha. Re ntse re sebetsa ho bona hore na li fetoha joang neutrino - le mona, fisiks e ncha ea khanya. 'Me haeba re haha ​​​​collider e nepahetseng ea electron-positron, chitja kapa linear (2), re ka khona ho lemoha lintho tse fetang Standard Model tseo LHC e sa khoneng ho li lemoha. Lefats'eng la fisiks, ho 'nile ha etsoa tlhahiso e kholoanyane ea LHC e nang le selikalikoe sa lik'hilomithara tse 100. Sena se ne se tla fana ka matla a phahameng a ho thulana, ao, ho latela litsebi tse ngata tsa fisiks, a neng a tla qetella a bontša liketsahalo tse ncha. Leha ho le joalo, ena ke letsete le theko e boima haholo, 'me ho hahoa ha senatla feela ka molao-motheo - "a re e haheng' me re bone hore na e tla re bontša eng" e hlahisa lipelaelo tse ngata.

2. Linear lepton collider - pono

Ho na le mefuta e 'meli ea mokhoa oa ho rarolla mathata ho saense ea fisiks. Ea pele ke mokhoa o rarahaneng, e nang le moralo o moqotetsane oa teko kapa sebaka sa ho shebella bakeng sa ho rarolla bothata bo itseng. Mokhoa oa bobeli o bitsoa mokhoa oa brute force.ya hlahisang teko e akaretsang, ya ho sututsa meedi kapa tekolo ya ho hlahloba bokahohle ka tsela e ntjha ho feta mekgwa ya rona ya pele. Ea pele e sekametse hamolemo ho Mohlala o Tloaelehileng. Ea bobeli e u lumella ho fumana mesaletsa ea ntho e 'ngoe hape, empa, ka bomalimabe, ntho ena ha e hlalosoe hantle. Ka hona, mekhoa ka bobeli e na le mefokolo ea eona.

Batla seo ho thoeng ke Khopolo ea Ntho e 'ngoe le e' ngoe (TUT), grail e halalelang ea fisiks, e lokela ho behoa karolong ea bobeli, kaha hangata e theohela ho fumana matla a phahameng le a phahameng (3), moo matla a tlholeho qetellong e kopana ho etsa kopano e le nngwe.

3. Matla a hlokahalang bakeng sa kopano e inahaneloang ea litšebelisano

Nisforn neutrino

Morao tjena, saense e se e tsepamisitse maikutlo haholoanyane libakeng tse thahasellisang, tse kang lipatlisiso tsa neutrino, tseo re sa tsoa phatlalatsa tlaleho e pharaletseng ho MT. Ka Pherekhong 2020, koranta ea Astrophysical e phatlalalitse sengoliloeng se mabapi le ho sibolloa ha li-neutrino tse matla tse sa tsejoeng Antarctica. Ntle le teko e tsebahalang, ho ile ha boela ha etsoa lipatlisiso k'honthinenteng ea serame tlas'a lebitso la khoutu ANITA (), e kenyelletsang ho lokolloa ha balune e nang le sensor. maqhubu a seea-le-moea.

Ka bobeli le ANITA li ne li etselitsoe ho batla maqhubu a seea-le-moea a tsoang ho li-neutrino tse matla a matla tse thulanang le ntho e tiileng e etsang leqhoa. Avi Loeb, molula-setulo oa Lefapha la Harvard la Thuto ea Linaleli, o hlalositse webosaeteng ea Salon: “Liketsahalo tse lemohuoeng ke ANITA ka sebele li bonahala li sa tloaeleha hobane li ke ke tsa hlalosoa e le li-neutrino tse tsoang mehloling ea linaleli. (...) E ka ba mofuta o itseng oa karoloana e kopanang e fokolang ho feta neutrino e nang le taba e tloaelehileng. Re belaela hore likaroloana tse joalo li teng e le taba e lefifi. Empa ke eng e etsang hore liketsahalo tsa ANITA e be tse matla hakaale?

Li-neutrinos ke tsona feela likaroloana tse tsebahalang ho tlola Mohlala o Tloaelehileng. Ho ea ka Standard Model ea likaroloana tsa motheo, re tlameha ho ba le mefuta e meraro ea li-neutrinos (elektronike, muon le tau) le mefuta e meraro ea antineutrinos, 'me ka mor'a ho thehoa ha tsona li tlameha ho ba tse tsitsitseng le tse sa fetoheng ka thepa ea tsona. Ho tloha lilemong tsa bo-60, ha lipalo le litekanyo tsa pele tsa li-neutrino tse hlahisoang ke Letsatsi li hlaha, re ile ra hlokomela hore ho na le bothata. Re ne re tseba hore na ho entsoe li-electron neutrino tse kae motheo oa letsatsi. Empa ha re lekanya hore na ke ba bakae ba fihlileng, ra bona karolo ea boraro feela ea palo e boletsoeng esale pele.

Mohlomong ho na le ho phoso ka li-detectors tsa rona, kapa ho na le ho phoso ka mohlala oa rona oa Letsatsi, kapa ho na le ho hong ho phoso ka li-neutrinos ka botsona. Liteko tsa li-reactor li ile tsa hanyetsa ka potlako maikutlo a hore ho na le phoso ka li-detectors tsa rona (4). Ba ile ba sebetsa kamoo ho neng ho lebeletsoe kateng 'me ts'ebetso ea bona e ne e nkoa e le ea bohlokoa haholo. Li-neutrino tseo re li fumaneng li ngolisitsoe ho ea ka palo ea li-neutrino tse fihlang. Ka lilemo tse mashome, litsebi tse ngata tsa linaleli li ’nile tsa pheha khang ea hore mohlala oa rōna oa letsatsi o fosahetse.

4. Litšoantšo tsa liketsahalo tsa neutrino Cherenkov mahlaseli a tsoang ho Super Kamiokande detector

Ke ’nete hore ho ne ho e-na le monyetla o mong o sa tloaelehang oa hore, haeba ke ’nete, o ka fetola kutloisiso ea rōna ea bokahohle ho tloha ho seo Standard Model e se boletseng esale pele. Taba ke hore mefuta e meraro ea li-neutrino tseo re li tsebang li na le boima, eseng otlolohile, le hore li ka kopanya (ho feto-fetoha) ho fetola tatso haeba li na le matla a lekaneng. Haeba neutrino e hlahisoa ka mokhoa oa elektroniki, e ka fetoha tseleng ea ho muon i taonovempa sena se khoneha feela ha se na le boima. Bo-rasaense ba tšoenyehile ka bothata ba li-neutrino tsa letsoho le letona le le letšehali. Hobane ha le sa khone ho le khetholla, le ke ke la khetholla hore na ke karoloana kapa antiparticle.

Na neutrino e ka ba antiparticle ea eona? Eseng ho latela Standard Model e tloaelehileng. Fermionska kakaretso ha baa lokela ho ba li-antiparticles tsa bona. Fermion ke karoloana efe kapa efe e nang le potoloho ea ± XNUMX/XNUMX. Sehlopha sena se kenyelletsa li-quark le li-leptons, ho kenyelletsa le neutrinos. Leha ho le joalo, ho na le mofuta o khethehileng oa fermions, oo ho fihlela joale o leng teng feela ka khopolo - Majorana fermion, e leng antiparticle ea eona. Haeba e ne e le teng, ho ka etsahala ntho e ikhethang... neutrino mahala ho bola ha beta habeli. Mme ona ke monyetla bakeng sa batho ba etsang liteko bao e leng khale ba batla lekhalo le joalo.

Lits'ebetsong tsohle tse hlokometsoeng tse amang li-neutrinos, likaroloana tsena li bonts'a thepa eo litsebi tsa fisiks li e bitsang letsoho le letšehali. Li-neutrinos tsa letsoho le letona, tseo e leng katoloso ea tlhaho ka ho fetesisa ea Mohlala o Tloaelehileng, ha ho moo li ka bonoang. Likaroloana tse ling kaofela tsa MS li na le mofuta o ka letsohong le letona, empa li-neutrino ha li na eona. Hobaneng? Tlhahlobo ea morao-rao, e pharaletseng haholo ea sehlopha sa machaba sa litsebi tsa fisiks, ho kenyeletsa Institute of Nuclear Physics of the Polish Academy of Sciences (IFJ PAN) e Krakow, e entse lipatlisiso tabeng ena. Bo-rasaense ba lumela hore ho se hlokomelehe ha li-neutrino tse ka letsohong le letona ho ka paka hore ke Majorana fermions. Haeba ba ne ba le teng, joale mofuta oa bona oa lehlakore le letona o moholo haholo, o hlalosang bothata ba ho lemoha.

Leha ho le joalo ha re tsebe hore na li-neutrinos ke li-antiparticle ka botsona. Ha re tsebe hore na ba fumana boima ba bona ho tloha bofokoling bo fokolang haholo ba Higgs boson, kapa haeba ba bo fumana ka mochine o mong. Mme ha re tsebe, mohlomong lekala la neutrino le rarahane ho feta kamoo re nahanang, ka li-neutrino tse nyopa kapa tse boima tse laletseng lefifing.

Liathomo le tse ling tse sa tloaelehang

Ho fisiks ea mantlha ea likaroloana, ntle le li-neutrinos tsa feshene, ho na le libaka tse ling tse sa tsejoeng haholo tsa lipatlisiso tseo "fisiks e ncha" e ka khanya ho tsona. Ka mohlala, bo-rasaense ba sa tsoa etsa tlhahiso ea mofuta o mocha oa karoloana e nyenyane ea atomic ho hlalosa mokhoa o makatsang. ho qhalana joalo ka (5), nyeoe e khethehileng ea karoloana ea meson e nang le quark e le 'ngoe i morekisi e mong oa khale. Ha likaroloana tsa kaon li bola, karolo e nyenyane ea tsona e ba le liphetoho tse ileng tsa makatsa bo-rasaense. Mokhoa oa ho bola hona o ka bontša mofuta o mocha oa phatsa kapa matla a macha a 'mele a sebetsang. Sena se kantle ho sebaka sa Mohlala o Tloaelehileng.

Ho na le liteko tse ling tsa ho fumana likheo ho Mohlala o Tloaelehileng. Tsena li kenyelletsa ho batla g-2 muon. Hoo e ka bang lilemong tse lekholo tse fetileng, setsebi sa fisiks Paul Dirac o ile a bolela esale pele nako ea khoheli ea elektrone e sebelisa g, e leng palo e lekanyetsang hore na phatsa e potoloha ka tsela efe. Eaba litekanyo li bontša hore "g" e fapane hanyenyane le 2, 'me litsebi tsa fisiks li ile tsa qala ho sebelisa phapang pakeng tsa boleng ba sebele ba "g" le 2 ho ithuta sebopeho sa ka hare sa likaroloana tsa subatomic le melao ea fisiks ka kakaretso. Ka 1959, CERN e Geneva, Switzerland, e ile ea etsa teko ea pele e lekanyang boleng ba g-2 ba karoloana ea subatomic e bitsoang muon, e tlameletsoeng ho elektronike empa e sa tsitsa le makhetlo a 207 boima ho feta karolo ea motheo.

Brookhaven National Laboratory e New York e ile ea qala teko ea eona 'me ea phatlalatsa liphetho tsa liteko tsa bona tsa g-2 ka 2004. Tekanyo e ne e se seo Mohlala o Tloaelehileng o neng o se boletse esale pele. Leha ho le joalo, teko ha ea ka ea bokella lintlha tse lekaneng bakeng sa tlhahlobo ea lipalo-palo ho paka ka mokhoa o hlakileng hore boleng bo lekantsoeng bo ne bo hlile bo fapane, eseng feela ho fetoha ha lipalo. Litsi tse ling tsa lipatlisiso joale li etsa liteko tse ncha ka g-2, 'me mohlomong re tla tseba liphetho haufinyane.

Ho na le ntho e 'ngoe e makatsang ho feta ena Kaon anomalies i muon. Ka 2015, teko ea ho bola ha beryllium 8Be e bonts'itse phoso. Bo-rasaense ba Hungary ba sebelisa mochine oa bona. Leha ho le joalo, ka tšohanyetso ba ile ba sibolla, kapa ba nahana hore ba sibolotse, e leng se fanang ka maikutlo a boteng ba matla a bohlano a motheo a tlhaho.

Litsebi tsa fisiks tse tsoang Univesithing ea California li ile tsa thahasella thuto ena. Ba ile ba etsa tlhahiso ea hore ketsahalo eo e bitse atomic anomaly, e ne e bakoa ke karoloana e ncha ka ho feletseng, e neng e lokela ho jara matla a bohlano a tlhaho. E bitsoa X17 hobane ho nahanoa hore boima ba eona bo tsamaisanang le eona ke li-volts tse ka bang limilione tse 17 tsa elektronike. Ena ke boima ba elektrone ka makhetlo a 30, empa e ka tlase ho boima ba proton. 'Me tsela eo X17 e itšoarang ka eona ka proton ke e' ngoe ea likarolo tsa eona tse makatsang - ke hore, ha e sebelisane le proton ho hang. Ho e-na le hoo, e sebelisana le elektrone e qosoang hampe kapa neutron, e se nang tefiso ho hang. Sena se etsa hore ho be thata ho lumellana le karoloana ea X17 ho Model ea rona e tloaelehileng ea hajoale. Li-bosons li amahanngoa le matla. Li-gluon li amahanngoa le matla a matla, li-bosons tse nang le matla a fokolang, le li-photon tse nang le electromagnetism. Ho bile ho na le sebaka se inahaneloang sa matla a khoheli se bitsoang graviton. Joaloka boson, X17 e tla nka matla a eona, a kang ao ho fihlela joale e ntse e le sephiri ho rona mme e ka ba.

Leholimo le tsela eo le e ratang ka ho fetisisa?

Ka pampiri e hatisitsoeng ka April koranteng ea Science Advances, bo-rasaense ba Univesithing ea New South Wales e Sydney ba tlaleha hore litekanyo tse ncha tsa leseli tse hlahisoang ke quasar 13 billion light-years ho tloha moo li tiisa lithuto tsa pele tse ileng tsa fumana phapang e nyenyane mohahong o motle oa kamehla. ea bokahohle. Moprofesa John Webb ho tsoa ho UNSW (6) e hlalosa hore sebopeho se setle sa kamehla "ke bongata boo litsebi tsa fisiks li li sebelisang e le tekanyo ea matla a motlakase." matla a motlakase e boloka lielektrone ho pota-pota nuclei ho athomo e 'ngoe le e' ngoe bokahohleng. Kantle ho eona, lintho tsohle li ne li tla senyeha. Ho fihlela morao tjena, e ne e nkoa e le matla a sa khaotseng ka nako le sebaka. Empa liphuputsong tsa hae lilemong tse mashome a mabeli tse fetileng, Moprofesa Webb o hlokometse tšitiso mohahong o tiileng o motle oo matla a makenete a motlakase, a lekantsoeng ka tsela e le ’ngoe e khethiloeng bokahohleng, kamehla a bonahalang a fapane hanyenyane.

"" ho hlalosa Webb. Ho se lumellane ha hoa hlaha litekanyong tsa sehlopha sa Australia, empa ka ho bapisa liphetho tsa bona le litekanyo tse ling tse ngata tsa leseli la quasar ke bo-ramahlale ba bang.

"" ho bolela Moprofesa Webb. "". Ho ea ka maikutlo a hae, liphello li bonahala li fana ka maikutlo a hore ho ka 'na ha e-ba le tataiso e ratoang bokahohleng. Ka mantsoe a mang, ka tsela e itseng bokahohle bo ne bo tla ba le sebopeho sa dipole.

"" Rasaense o re ka liphapang tse tšoailoeng.

Ena ke ntho e ’ngoe hape: ho e-na le seo ho neng ho nahanoa hore ke ho ata ho sa reroang ha lihlopha tsa linaleli, quasars, maru a khase le lipolanete tse nang le bophelo, ka tšohanyetso bokahohle bo na le se tšoanang le sona se ka leboea le se ka boroa. Leha ho le joalo, Moprofesa Webb o itokiselitse ho lumela hore liphetho tsa litekanyo tsa bo-ramahlale tse entsoeng ka mekhahlelo e fapaneng ba sebelisa mahlale a fapaneng le ho tsoa libakeng tse fapaneng tsa Lefatše ke tsietsi e kholo.

Webb e bontša hore haeba ho na le tataiso bokahohleng, 'me haeba motlakase oa motlakase o fetoha o fapane hanyane libakeng tse itseng tsa bokahohle, mehopolo ea mantlha e ka morao ho boholo ba fisiks ea sejoale-joale e tla hloka ho hlahlojoa hape. "", e bua. Mohlala ona o thehiloe khopolong ea Einstein ea matla a khoheli, eo ka ho hlaka e nkang ho tiea ha melao ea tlhaho. 'Me haeba ho se joalo, joale ... mohopolo oa ho fetola mohaho oohle oa fisiks oa hlolla.