E susulu mai le fisiki fou mai le tele o nofoaga

So'o se suiga e mafai ona tatou faia i le Fa'ata'ita'iga Fa'ata'ita'i o le fisiki (1) po'o le feso'ota'iga lautele, o a tatou a'oa'oga sili e lua (e ui ina le fetaui) o le atulaulau, ua matua fa'atapula'aina. I se isi faaupuga, e le mafai ona e suia tele e aunoa ma le faʻaleagaina atoa.

O le mea moni o loʻo i ai foi iʻuga ma mea faʻapitoa e le mafai ona faʻamatalaina i luga o faʻavae o faʻataʻitaʻiga ua tatou iloa. E tatau la ona tatou faia mea uma e le mafaamatalaina pe le ogatasi i soʻo se tau e ogatusa ma aʻoaʻoga o loʻo i ai, pe tatau ona tatou suʻeina ni mea fou? O se tasi lea o fesili taua o le fisiki faaonaponei.

O le Fa'ata'ita'iga Fa'ata'ita'iga o mea fa'apitoa o le fisiki ua fa'amalamalamaina ma le manuia feso'ota'iga uma ua iloa ma maua i le va o vaega na mata'ituina. O le atulaulau ua faia i quarks, leptonov ma fua faufau, lea e fa'aliliuina atu le tolu o malosiaga fa'avae i le natura ma tu'u atu ai i fasimea lo latou mamafa malolo. O loʻo i ai foʻi le fesoʻotaʻiga lautele, o le tatou, o le mea e leaga ai, e le o se quantum theory o le kalave, lea e faʻamatalaina ai le va o avanoa-taimi, mea ma le malosi i le atulaulau.

O le faigata o le alu i tua atu o nei aʻoaʻoga e lua, afai e te taumafai e suia i latou e ala i le faʻaofiina o elemene fou, manatu ma aofaʻi, o le ae maua ai faʻaiʻuga e feteenai ma fua ma faʻamatalaga ua uma ona tatou maua. E taua foi le manatua afai e te manaʻo e alu i tua atu o la tatou faʻataʻitaʻiga faʻasaienisi o loʻo iai nei, o le avega o faʻamaoniga e matua tele. I le isi itu, e faigata ona le faʻamoemoe tele mai se tasi e faʻaleagaina faʻataʻitaʻiga na faʻataʻitaʻiina ma faʻataʻitaʻiina mo le tele o tausaga.

I le feagai ai ma ia manaoga, e le o se mea e ofo ai e tau leai se tasi e taumafai e luʻitauina atoatoa le faʻataʻitaʻiga o loʻo i ai i le fisiki. Ma afai e tupu, e le o manatu mamafa i ai, aua e vave ona tautevateva i siaki faigofie. O lea la, afai tatou te vaʻai i pu e ono mafai, ona na o ni mea e atagia ai, e faʻaalia ai o loʻo susulu i se mea, ae e le o manino pe aoga le alu i ai.

E le mafai e le fisiki lauiloa ona taulimaina le atulaulau

O faʻataʻitaʻiga o le susulu o lenei "matua fou ma ese"? Ia, mo se faʻataʻitaʻiga, o faʻamatalaga o le fua faʻatatau, lea e foliga mai e le ogatasi ma le faʻamatalaga o le Atulaulau e tumu na o vaega o le Faʻataʻitaʻiga Faʻataʻitaʻiga ma usitaʻia le talitonuga lautele o le fesoʻotaʻiga. Matou te iloa o puna taʻitasi o kalave, galaxies, fuifui o galaxies, ma e oʻo lava i le upega tafaʻilagi tele e le lava e faʻamatalaina lenei mea mataʻutia, masalo. Matou te iloa, e ui lava o le Faʻataʻitaʻiga Faʻataʻitaʻiga o loʻo taʻu mai ai e tatau ona fatuina ma faʻaumatia le mea ma le antimatter i le aofaʻi tutusa, o loʻo tatou ola i se atulaulau e tele naua e aofia ai ma se vaega itiiti o le antimatter. I se isi faaupuga, tatou te vaʻai e le mafai e le "fisiki lauiloa" ona faʻamatalaina mea uma tatou te vaʻaia i le atulaulau.

O le tele o suʻesuʻega na maua mai ai faʻalavelave faʻafuaseʻi, pe a faʻataʻitaʻiina i se tulaga maualuga, e mafai ona faʻafefe. E oo lava i le mea ua taʻua o le Atomic Anomaly o loʻo faʻaalia ai le i ai o mea laiti e mafai ona avea ma se faʻataʻitaʻiga sese, ae mafai foi ona avea ma faʻailoga o le alu i tua atu o le Faʻataʻitaʻiga Faʻataʻitaʻiga. O auala eseese o le fuaina o le atulaulau e maua ai tulaga eseese mo le fua faatatau o lona faʻalauteleina - o se faʻafitauli na matou iloiloina auiliili i se tasi o mataupu lata mai a MT.

Peita'i, e leai se tasi o nei fa'aletonu e maua ai fa'ai'uga mautu e fa'atatauina o se fa'ailoga e le mafaitaulia o le fisiki fou. So'o se mea po'o mea uma e mafai ona na'o suiga fa'afuainumera po'o se meafaigaluega e le sa'o le fa'avasegaina. O le tele oi latou e mafai ona faasino i le fisiki fou, ae e faigofie lava ona faʻamatalaina i le faʻaaogaina o mea faʻapitoa ma mea faʻapitoa i le tulaga o le fesoʻotaʻiga lautele ma le Faʻataʻitaʻiga Faʻataʻitaʻiga.

Matou te fuafua e faʻataʻitaʻi, faʻamoemoe mo faʻamatalaga manino ma fautuaga. E ono vave ona tatou vaʻavaʻai pe iai le malosi faifaipea o le malosi pogisa. Fa'avae i su'esu'ega a le galaxy fuafuaina e le Vera Rubin Observatory ma fa'amaumauga i luga o supernovae mamao e fa'aavanoaina i le lumana'i. Nancy Grace Telescope, muamua WFIRST, e manaʻomia ona tatou suʻesuʻeina pe oʻo mai le malosi pogisa i le taimi i totonu ole 1%. Afai o lea, e tatau la ona sui la tatou "fa'ata'ita'iga" fa'ata'ita'iga fa'alelagi. E mafai e le avanoa leisa interferometer antenna (LISA) i tulaga o le fuafuaga o le a tatou maua ai foi ni mea e ofo ai. I se faapuupuuga, o loʻo matou faʻamoemoe i taʻavale mataʻituina ma faʻataʻitaʻiga o loʻo matou fuafuaina.

O loʻo matou galulue pea i le matata o le physics, ma le faʻamoemoe e suʻe mea faʻapitoa i fafo atu o le Faʻataʻitaʻiga, e pei o se fua saʻo sili atu o taimi maneta o le eletise ma le muon - pe a latou le malilie, e aliali mai le fisiki fou. O lo'o matou galulue e va'ai pe fa'afefea ona fesuisuia'i neutrino - o iinei foi, o loʻo susulu mai ai le fisiki fou. Ma afai tatou te fausia se electron-positron collider sa'o, lapotopoto po'o le laina (2), e mafai ona tatou iloa mea i tua atu o le Fa'ata'ita'iga Fa'ata'ita'iga e le mafai e le LHC ona iloa. I le lalolagi o le fisiki, o le tele o le LHC faʻatasi ma se taamilosaga e oʻo atu i le 100 km ua leva ona faʻatulagaina. O lenei mea o le a maua ai le maualuga o le malosi o le faʻalavelave, lea, e tusa ai ma le tele o fomaʻi, e iu lava ina faʻaalia ni mea fou. Ae ui i lea, o se tupe faʻaalu sili ona taugata, ma o le fausiaina o se tagata tele i luga o le mataupu faavae - "tatou fausia ma vaʻai pe o le a le mea o le a faʻaalia mai ia i tatou" faʻatupuina le tele o masalosaloga.

2. Linear lepton collider - fa'aaliga

E lua ituaiga o auala i faʻafitauli i le saienisi faʻaletino. Muamua o se faiga lavelave, lea e aofia ai le mamanu vaapiapi o se faʻataʻitaʻiga poʻo se suʻesuʻega mo le foia o se faʻafitauli faʻapitoa. O le auala lona lua e taʻua o le brute force method.o lo'o fa'atupuina se fa'ata'ita'iga po'o se su'esu'ega fa'asalalau lautele e su'esu'e ai le atulaulau i se auala fou fou nai lo a tatou auala muamua. O le mea muamua e sili atu ona fa'atatau i le Fa'ata'ita'iga Fa'ata'ita'i. O le lona lua e mafai ai ona e suʻeina faʻailoga o se mea e sili atu, ae, o le mea e leaga ai, o lenei mea e le o faʻamalamalamaina tonu. O le mea lea, o auala uma e lua e iai o latou faʻaletonu.

Vaavaai mo le mea ua taʻua o Theory of Everything (TUT), o le grail paia o le fisiki, e tatau ona tuʻuina i le vaega lona lua, talu ai o le tele o taimi e oʻo mai ai i lalo i le sailia o le maualuga ma le maualuga o le malosi (3), lea e malosi ai le malosi. e iu ina tuufaatasia le natura i se fegalegaleaiga e tasi.

3. Malosiaga e mana'omia mo se fa'ata'ita'iga fa'atasi o fegalegaleaiga

Nisforn neutrino

Talu ai nei, ua atili ai ona taulai le saienisi i vaega sili atu ona manaia, e pei o suʻesuʻega neutrino, lea na matou lolomiina talu ai nei se lipoti tele i le MT. Ia Fepuari 2020, na lomia ai e le Astrophysical Journal se faʻasalalauga e uiga i le mauaina o neutrino malosi maualuga e le iloa le amataga i Antarctica. I le faaopoopo atu i le suʻesuʻega taʻutaʻua, sa faia foʻi suʻesuʻega i luga o le konetineta malulu i lalo o le igoa igoa ANITA (), e aofia ai le tuʻuina atu o se paluni ma se masini. galu o leitio.

O mea uma e lua ma le ANITA na mamanuina e suʻe ai galu leitio mai neutrinos maualuga le malosi o loʻo fetoʻai ma le mea malo e fausia ai le aisa. O Avi Loeb, o le taʻitaʻifono o le Harvard Department of Astronomy, na ia faʻamatalaina i luga o le upega tafaʻilagi a Salon: "O mea na tutupu na iloa e ANITA e foliga mai o se faʻalavelave aua e le mafai ona faʻamatalaina o neutrinos mai punaʻoa astrophysical. (...) Atonu o se ituaiga o vaega e fegalegaleai sili atu ona vaivai nai lo se neutrino ma mea masani. Matou te masalo o lo'o iai ia vaega e pei o se mea pogisa. Ae o le a le mea e matua malosi ai mea na tutupu i ANITA?

Neutrinos e na o le pau lea o vaega e iloa e soli ai le Fa'ata'ita'iga Fa'ata'ita'iga. E tusa ai ma le Faʻataʻitaʻiga Faʻataʻitaʻiga o vaega laiti, e tatau ona i ai ni ituaiga neutrino e tolu (eletise, muon ma tau) ma ituaiga e tolu o antineutrinos, ma a maeʻa ona faʻavaeina e tatau ona mautu ma le suia i a latou meatotino. Talu mai le 60s, ina ua faʻaalia muamua faʻatusatusaga ma fua o neutrinos na gaosia e le Sun, na matou iloa ai o loʻo i ai le faʻafitauli. Na matou iloa le tele o electron neutrinos na fausia i totonu 'autu o le la. Ae ina ua matou fuaina pe toafia na taunuu mai, na o le tasi vaetolu o le numera na valoia.

Po'o se mea o lo'o fa'aletonu i a tatou mea e iloa ai, po'o se mea e sese i la tatou fa'ata'ita'iga o le La, po'o se mea e sese i neutrino lava latou. O suʻesuʻega o le reactor na vave ona faʻamaonia le manatu o loʻo i ai se mea o loʻo faʻaletonu i a tatou masini (4). Sa latou galulue e pei ona fa'amoemoeina ma sa matua'i fa'atauaina a latou fa'atinoga. O neutrino na matou mauaina na resitalaina e tusa ma le aofaʻi o neutrino e taunuu mai. Mo le tele o tausaga, e toʻatele tagata suʻesuʻe fetu ua finau e sese la tatou faʻataʻitaʻiga o le la.

4. Ata o neutrino mea na tutupu i Cherenkov radiation mai le Super Kamiokande detector

O le mea moni, sa i ai se isi tulaga ese, afai e moni, o le a suia ai lo tatou malamalama i le atulaulau mai le mea na valoia e le Standard Model. O le manatu o ituaiga e tolu o neutrinos tatou te iloa moni lava e iai le mamafa, e leai paee, ma e mafai ona latou faʻafefiloi (fetuunaʻi) e sui ai mea manogi pe a lava le malosi. Afai o le neutrino o loʻo faʻaosoina i luga ole laiga, e mafai ona suia i luga ole ala ile muon i tausagaae faatoa mafai lea mea pe a iai le mamafa. E popole le au saienitisi i le faafitauli o neutrino taumatau ma lima agavale. Aua afai e le mafai ona e iloa le eseesega, e le mafai ona e iloa pe o se vaega po o se antiparticle.

E mafai e se neutrino ona avea ma ana lava antiparticle? E le tusa ai ma le masani masani Faʻataʻitaʻiga. Fermioni se tulaga lautele e le tatau ona avea ma a latou lava antiparticles. O le fermion o so'o se mea'ai e iai le taamilosaga o le ± XNUMX/XNUMX. O lenei vaega e aofia uma quarks ma leptons, e aofia ai neutrinos. Ae ui i lea, o loʻo i ai se ituaiga faʻapitoa o fermion, lea e oʻo mai i le taimi nei e naʻo le talitonuga - o le Majorana fermion, o lona lava antiparticle. Afai e iai, atonu o le a tupu se mea faʻapitoa... neutrino saoloto lua beta pala. Ma o se avanoa lenei mo tagata faʻataʻitaʻi ua leva ona suʻe mo sea va.

I faiga uma ua matauina e aofia ai neutrino, o nei vaega o lo'o fa'aalia se meatotino e ta'ua e foma'i o le agavale. Neutrinos lima taumatau, o le faʻaopoopoga sili ona masani o le Faʻataʻitaʻiga Faʻataʻitaʻiga, e leai se mea e vaʻaia. O isi vaega MS uma o loʻo i ai le lima taumatau, ae leai ni neutrinos. Aisea? O le suʻesuʻega aupito lata mai, sili ona maeʻa a le au faʻavaomalo o fomaʻi, e aofia ai le Institute of Nuclear Physics o le Polish Academy of Sciences (IFJ PAN) i Krakow, na faia suʻesuʻega i lenei mataupu. Ua talitonu saienitisi o le leai o se matauina o neutrino lima taumatau e mafai ona faamaonia ai o latou o Majorana fermion. Afai o latou, o la latou itu taumatau e matua tele lava, lea e faʻamatalaina ai le faigata o le mauaina.

Ae tatou te le iloa lava pe o neutrinos o ni antiparticles lava ia. Matou te le iloa pe latou te maua a latou masa mai le vaivai tele o le Higgs boson, pe latou te maua mai i se isi masini. Ma matou te le iloa, atonu o le vaega o le neutrino e sili atu ona lavelave nai lo le mea tatou te mafaufau i ai, ma neutrino faʻamaʻi pe mamafa o loʻo lafi i le pogisa.

Atom ma isi fa'aletonu

I le physics particle elementary, e ese mai i le neutrinos fa'alelei, o lo'o i ai isi vaega e le o ta'uta'ua o su'esu'ega e mafai ona susulu mai ai le "fisika fou". Saienitisi, mo se faʻataʻitaʻiga, talu ai nei na tuʻuina atu se ituaiga fou o subatomic particle e faʻamatala ai le enigmatic pala kaon (5), o se tulaga faapitoa o se vaega o le meson e aofia ai tasi le quark i tasi tagata fa'atau mea tuai. Pe a pala vaega o le kaon, e iai se vaega itiiti o ia mea e oo i ni suiga na faateʻia ai saienitisi. O le faiga o lenei pala e mafai ona faailoa mai ai se ituaiga fou o mea iti po o se malosi faaletino fou o loo galue. E i fafo atu o le lautele o le Fa'ata'ita'iga Fa'ata'ita'i.

E tele su'esu'ega e su'e ai va i le Fa'ata'ita'iga Fa'ata'ita'i. O nei mea e aofia ai le sailiga mo le g-2 muon. Toeitiiti atoa le selau tausaga talu ai, na valoia ai e le fomaʻi o Paul Dirac le taimi faʻamaneta o se eletise e faʻaaoga ai le g, o se numera e iloa ai mea e taamilo ai se vaega. Ona faʻaalia lea o fuataga o le "g" e ese teisi mai le 2, ma na amata ona faʻaogaina e le physicists le eseesega i le va o le taua moni o le "g" ma le 2 e suʻesuʻe ai le fausaga o totonu o vaega subatomic ma tulafono o le fisiki lautele. I le 1959, na faia ai e le CERN i Sineva, Suiselani, le suʻesuʻega muamua na fuaina ai le tau o le g-2 o se vaega subatomic e taʻua o le muon, o loʻo fusifusia i se eletise ae le mautu ma e 207 taimi e sili atu le mamafa nai lo se vaega elemene.

Brookhaven National Laboratory i Niu Ioka na amata lana lava suʻesuʻega ma lomia faʻaiʻuga o la latou suʻega g-2 i le 2004. O le fua e le o le mea na valoia e le Fa'ata'ita'iga Fa'ata'atia. Peita'i, e le'i maua e le fa'ata'ita'iga ni fa'amaumauga e lava mo su'esu'ega fa'afuainumera e fa'amaonia ai e matua'i 'ese'ese le tau fa'atatau ae le na'o se fesuiaiga o fuainumera. O isi nofoaga autu o suʻesuʻega o loʻo faʻatautaia nei suʻesuʻega fou ma le g-2, ma atonu o le a vave ona tatou iloa iʻuga.

E i ai se mea e sili atu ona manaia nai lo lenei Kaon anomalies i muon. I le 2015, o se faʻataʻitaʻiga i le pala o le beryllium 8Be na faʻaalia ai se faʻalavelave. Saienitisi i Hanikeri e faʻaaogaina le latou masini suʻesuʻe. Ae ui i lea, e le gata i lea, na latou mauaina, pe na latou manatu na latou mauaina, lea e taʻu mai ai le i ai o se malosi faavae lona lima o le natura.

Na fiafia foma'i mai le Iunivesite o Kalefonia i le su'esu'ega. Na latou fautua mai o le mea na tupu anomaly atom, na mafua mai i se vaega fou atoatoa, lea sa tatau ona tauaveina le malosi lona lima o le natura. Ua ta'ua o le X17 ona o lona mamafa tutusa e manatu e lata i le 17 miliona eletise eletise. E 30 taimi le mamafa o le eletise, ae itiiti ifo nai lo le mamafa o le proton. Ma o le auala e amio ai X17 ma se proton o se tasi lea o ona uiga uiga ese - o lona uiga, e le fegalegaleai ma se proton. Nai lo lena, e fegalegaleai ma se eletise e le lelei ona molia poʻo le neutron, lea e leai se totogi. Ole mea lea e faigata ai ona fa'afetaui le vaega X17 ile tatou Fa'ata'ita'iga Fa'ata'ita'i. Bosons e fesoʻotaʻi ma malosiaga. Gluons e fesoʻotaʻi ma le malosi malosi, boson ma le malosi vaivai, ma photons ma le electromagnetism. E i ai fo'i se fa'ata'ita'iga fa'apea mo le kalave e ta'ua o le graviton. I le avea ai o se boson, X17 o le a tauaveina lona lava malosi, e pei o se mea e oo mai i le taimi nei sa avea ma mealilo ia i tatou ma e mafai ona avea.

O le atulaulau ma lona itu e sili ona fiafia i ai?

I se pepa na lomia ia Aperila i le tusi talaaga Science Advances, na lipotia mai e saienitisi i le Iunivesite o Niu Saute Uelese i Sini e faapea o fua fou o le malamalama e ave e se quasar 13 piliona malamalama-tausaga le mamao e faamaonia ai suʻesuʻega muamua na maua ai ni suiga laiti i le fausaga lelei tumau. o le atulaulau. Polofesa John Webb mai le UNSW (6) o loʻo faʻamatalaina o le fausaga lelei tumau "o se aofaʻi e faʻaaogaina e le fomaʻi e fai ma fuataga o le malosi eletise." malosi faaeletonika tausia electrons faataamilo i le nuclei i atom uma i le atulaulau. A aunoa ma lea, o le a malepelepe mea uma. Seia oo mai talu ai nei, sa manatu o se malosi tumau i le taimi ma le avanoa. Ae i ana suʻesuʻega i le luasefulu tausaga talu ai, na matauina ai e Polofesa Webb se faʻalavelave i le fausaga lelei mautu lea o le malosi eletise, fuaina i le tasi itu filifilia i le atulaulau, e foliga mai e ese teisi.

"" faamalamalama Webb. O le le ogatasi na aliali mai e le i fua a le au a Ausetalia, ae i le faatusatusaina o latou taunuuga ma le tele o isi fua o le malamalama quasar a isi saienitisi.

"" fai mai Polofesa Webb. "". I lona manatu, o iʻuga e foliga mai o loʻo taʻu mai ai atonu o loʻo i ai se taʻiala sili i le atulaulau. I se isi faaupuga, o le atulaulau i se isi itu e iai se fausaga dipole.

"" Fai mai le saienitisi e uiga i faaletonu ua faailogaina.

O le isi mea lenei: nai lo le mea na manatu o se salalau faʻafuaseʻi o galaxies, quasars, ao kesi ma paneta faʻatasi ma le ola, o le atulaulau faʻafuaseʻi ona i ai se itu i matu ma saute. Ae ui i lea, ua sauni Polofesa Webb e taʻutaʻu atu o taunuuga o fuataga a saienitisi na faia i laʻasaga eseese e faʻaaoga ai tekinolosi eseese ma mai nofoaga eseese i luga o le lalolagi o le mea moni o se faʻalavelave tele.

Ua faailoa mai e Webb afai e iai le faasinoala i le atulaulau, ma afai e foliga mai e fai sina eseesega o le electromagnetism i nisi itulagi o le vanimonimo, o manatu sili ona taua i tua atu o le tele o le fisiki faaonaponei e tatau ona toe asia. "", tautala. O le faʻataʻitaʻiga e faʻavae i luga o le talitonuga a Einstein o le kalave, lea e faʻaalia manino ai le tumau o tulafono o le natura. Ae afai e leai, o lona uiga ... o le manatu o le liliuina o le fale atoa o le fisiki e ofoofogia.