Ja jūs atgrieztos 30 gadus atpakaļ, pasaule būtu pilnīgi atšķirīga. Vienīgās zināmās planētas bija Saules sistēmas planētas. Mums nebija ne mazākās nojausmas, kas ir tumšā enerģija. Kosmisko teleskopu nebija. Gravitācijas viļņi bija nepierādīta teorija. Mēs vēl nebija atklājuši visus kvarkus un leptonus, neviens nezināja, vai pastāv Higsa bozons. Mēs pat nezinājām, cik ātri Visums paplašinās. 2018. gadā, pēc paaudzes vēlāk, mēs ievērojami padziļinājām zināšanas šajos jautājumos un arī izdarījām pilnīgi negaidītus atklājumus. Ko tālāk?
Ko zinātnieki plāno darīt tālāk?
Lielais galaktiku klasteris Abell 2744 un tā gravitācijas objektīvu ietekme uz galaktiku fona, kas saskan ar Einšteina vispārējās relativitātes teoriju, izstiepjot un palielinot tālā Visuma gaismu, ļaujot mums redzēt vistālākos objektus.
Visai pasaulei bija jāstrādā pie šīs revolūcijas. Teleskopi, observatorijas, daļiņu paātrinātāji, neitrīno detektori un gravitācijas viļņu eksperimenti ir sastopami visā pasaulē, visos septiņos kontinentos un pat kosmosā. IceCube pie Dienvidpola, Habla, Heršela un Keplera kosmosā, LIGO un VIRGO, kas meklē gravitācijas viļņus, LHC un CERN - visus šos atklājumus ļāva veikt tūkstošiem zinātnieku, inženieru, studentu un pilsoņu darbs, nenogurstoši risinot noslēpumus. Visums. Ar visu to ir svarīgi saprast, cik tālu esam nonākuši: mēs saprotam Visumu labāk nekā jebkurš iepriekšējās paaudzes cilvēks, sākot no Ņūtona un Einšteina līdz Feinmanam. Viņi par to varēja tikai sapņot. Kas būs tālāk?
Pēc LHC magnēta jaunināšanas palaišanas enerģijas gandrīz dubultojās. Turpmākie jauninājumi palielinās sadursmju skaitu sekundē un ļaus iegūt vēl vairāk datu.
Daļiņu fizika
Reklāmas video:
Dažos pēdējos gados mēs esam atklājuši Higsa bozonu, neitrīno masīvumu un T-simetrijas pārrāvumu. LHC un CERN pilnā sparā vāc datus ar lielu enerģiju. Tikmēr IceCube un Pjēra Audera observatorija kā nekad agrāk mēra neitrīnus, ieskaitot augstas enerģijas un kosmiskos neitrīnus. Nākotnes neitrīno observatorijas, piemēram, IceCube Gen2 (ar sadursmes tilpuma palielināšanos desmitkārtīgi) un ANTARES (detektors ar desmit miljoniem tonnu jūras ūdens) nozīmē, ka šajos eksperimentos iegūto datu apjoms palielināsies desmitkārtīgi un galu galā mēs redzēsim neitrīnus no jaunām cūkām vai neitronu zvaigžņu apvienošanās.
IceCube observatorija, pirmā šāda veida neitrīno observatorija, kas paredzēta nenotveramu augstas enerģijas daļiņu novērošanai no Antarktikas ledus.
Nenovērtējiet par jauninājumu nozīmi notiekošā eksperimenta veikšanā. Konkrēti, LHC savāca tikai 2% datu, kas bija jāsavāc visā tā darbības laikā. Tikmēr ir iespējams izveidot jaunas eksperimentālas iespējas, piemēram, Starptautisko lineāro sadursmi, nākamās paaudzes protonu sadursmi vai pat (ja parādās tehnoloģijas) relativistisko muonu sadursmi, kas mums ļaus sasniegt jaunas robežas, izprotot pamata daļiņu fiziku. Apbrīnojams laiks dzīvot.
Gaisa skats uz VIRGO gravitācijas viļņu detektoru, kas atrodas netālu no Pizas, Itālijā. VIRGO - tas ir milzu Miķelsona lāzera interferometrs ar 3 km ieročiem, ko papildina divi 4 km LIGO detektori.
Gravitācijas viļņi
Pēc gadu desmitiem ilga darba pie daudziem komponentiem gravitācijas viļņu astronomijas laikmets nav tikai ieradies, bet arī veiksmīgi turpinās. Pašlaik LIGO un VIRGO observatorijas ir atklājušas piecas melno caurumu apvienošanu un vienu neitronu zvaigžņu apvienošanos, un daži atjauninājumi solās būt vēl jutīgāki. Tas nozīmē, ka nākamreiz, kad viņi strādās, viņi varēs uztvert vēl smalkākus un tālus signālus. Nākamajos gados Indijā sāks darboties detektori KAGRA un LIGO, paverot iespēju vēl precīzākiem gravitācijas viļņu mērījumiem. Pie horizonta var būt arī supernovas gravitācijas viļņi, mirgojošs pulsars, bināras zvaigžņu apvienošanās un pat neitronu zvaigžņu absorbcija ar melnajiem caurumiem.
LISA caur mākslinieka acīm.
Tomēr ne tikai LIGO meklē gravitācijas viļņus! 2030. gados tiks palaista LISA (lāzera interferometra kosmosa antena), kas mums ļaus atrast supermasīvo melno caurumu gravitācijas viļņus, kā arī priekšmetu viļņus ar zemu frekvenci. Atšķirībā no LIGO, LISA signāli ļaus mums paredzēt, kad un kur notiks apvienošanās, lai mūsu optiskie teleskopi būtu gatavi uztvert tik lielu notikumu. Kosmiskā mikroviļņu fona polarizācijas mērījumi ļaus identificēt atlikušos gravitācijas viļņus pēc inflācijas, kā arī citus signālus par gravitācijas viļņiem, kas uzkrājušies miljardiem gadu. Šī ir pilnīgi jauna zinātnisko pētījumu joma.
Habla sevišķi dziļais lauks, kurā ir 10 000 galaktiku, no kurām dažas ir saliktas un saliktas kopā, ir visdziļākais skats uz Visumu, kāds mums ir, parādot tā neticamo apmēru no tuvākajām struktūrām tiem, kuru gaisma mums ir parādījusies vairāk nekā 13 miljardus gadu. Un tas ir tikai sākums.
Astronomija un astrofizika
Kur sākas viss jaunais astronomijā? It kā mūsu skriešanas misijas nebūtu pietiekami iespaidīgas. Eksperimenti uz zemes, gaisā, kosmosā tiek pastāvīgi atjaunināti, papildināti ar jauniem, jaudīgākiem rīkiem; mēs sākam jaunas misijas kosmosā. Nesen uzsāktās misijas, piemēram, Swift, NuSTAR, NICER un CREAM, pavērs jaunu logu, lai mēs varētu darīt visu, sākot no enerģētiskajiem kosmiskajiem stariem un beidzot ar neitronu zvaigžņu zarnām. Instruments HIRMES, sakarā ar burāšanu uz SOFIA nākamgad, parādīs mums, kā pirmsstarta diski pārvēršas par uzpūstām, briestām zvaigznēm. TESS, kas tiks atklāts vēlāk šajā gadā, meklēs potenciāli apdzīvojamas Zemes izmēra planētas netālu no debesu spilgtākajām un tuvākajām zvaigznēm.
2020. gadā tiks palaists IXPE instruments, kas ļaus mums izmērīt rentgenstarus un to polarizāciju, sniegs mums jaunu informāciju par kosmiskajiem rentgenstariem un blīvākajiem, masīvākajiem objektiem (piemēram, supermasīvajiem melnajiem caurumiem) Visumā. GUSTO, kas izlikts tālsatiksmes karstā gaisa balonā virs Arktikas, ļaus mums izpētīt Piena ceļu un starpzvaigžņu vidi, pastāstīt par zvaigznes dzīves posmiem no dzimšanas līdz nāvei. XARM un ATHENA vajadzētu izdarīt revolūciju rentgenstaru astronomijā, pastāstot mums par struktūru veidošanos, straumēm, kas izplūst no galaktikas centra, un nākotnē pat vajadzētu atklāt gaismu tumšajai matērijai. Pa to laiku EUCLID sniegs mums tālā Visuma mērījumus un ļaus mums redzēt tūkstošiem supernovu.
Un tas viss, nerunājot par tādām lielām NASA misijām kā Džeimsa Veba kosmiskais teleskops, WFIRST vai četriem NASA galvenās misijas kandidātiem 2030. gadā. Nosakiet, kurā no potenciāli apdzīvotajām pasaulēm ir atmosfēra, un izmēriet tās saturu; noteikt, kādi dzīves elementi atrodas molekulārajos mākoņos, un atrast vistālākās galaktikas; Meklējot pirmās zvaigznes, kas izveidotas no Lielā sprādziena gāzes, lai izpētītu to veidošanos un augšanu - visas šīs misijas var palīdzēt atbildēt uz nozīmīgiem filozofiskiem jautājumiem par to, no kurienes ir radies mūsu Visums un kāpēc tas ir tāds, kāds tas ir.
Tajā pašā laikā uz zemes tiek būvēti masīvi teleskopi. Lielais sinoptisko pētījumu teleskops apvienos SDSS un Pan-STARRS ambīcijas, lai viņu teleskopi būtu 20 reizes jaudīgāki. Kvadrātkilometru masīvs radioastronomiem sola atklāt tūkstošiem jaunu melno caurumu, un varbūt pat avotus, kurus mēs vēl nezinām. Mēs arī būvējam 30 metru klases teleskopus, piemēram, GMT un ELT, kas var savākt 100 reizes vairāk gaismas nekā Habla. Mums drīz tiks atklāti Visuma noslēpumi.
Tas, protams, ir tikai aisberga redzamā daļa. Katrai zinātniskajai jomai, katrai apakšzonai ir savas interesantu eksperimentu un priekšlikumu sērijas, un pat šeit sniegtais saraksts nebūt nav pilnīgs, tajā nav iekļautas pat planētu zinātniskās misijas. Un, kaut arī kosmosa aģentūras saskaras ar finansēšanas grūtībām, tūkstošiem un tūkstošiem cilvēku strādā pie šīm misijām - tās plāno, projektē, veido un vada un pēc tam analizē rezultātus. Kad jūs meklējat pamata patiesību par Visumu, jūs mēģināt atbildēt uz šiem jautājumiem:
- No kā sastāv Visums?
- Kā viss apkārtējais kļuva par to, kā tas kļuva?
- Vai Visumā ir dzīvība bez mums?
- Kāds būs visa liktenis?
Kā NASA Tomass Zarbukēns sacīja par pašreizējām un nākotnes misijām, piemēram, Habla, Džeimsa Veba, WFIRST un citām: “Izmantojot šīs pamatiniciatīvas, mēs saprotam, kāpēc mēs pētām Visumu. Tā ir zinātne civilizētā mērogā. Ja mēs to nedarītu, mēs nebūtu NASA."
Un ne tikai NASA, bet arī nacionālās un starptautiskās organizācijas, kas sadarbojas, ļauj meklēt atbildes uz jautājumiem, kurus mēs pat pirms paaudzes nevarējām uzdot. Atklājot Visuma noslēpumus, tie rada dziļākus un fundamentālākus jautājumus par mūsu izcelsmi, sastāvu un likteni. Šis ir labākais laiks, lai atklātu, jo Visums kļūst tikai gaišāks.
Iļja Khel