Hiçbir şey olmayan altı deney
Deneysel bir bilim adamı olmak için yeterince sebat etmelisiniz. Çünkü çoğu durumda, deney tamamen sorunsuz bir seyir değildir, hatta bazen zahmetli ve nankördür. Şimdi, bilim adamlarının çok zamanını ve enerjisini harcayan çok önemli bazı bilimsel deneyler var, ancak hiçbir sonuçları yok. Ama önemli değil, nihai sonuç ne olursa olsun, evren ve bizim anlayışımız üzerinde derin bir etkiye sahip olacaklar.
Aşağıda, bu tür 6 bilimsel deneyi listeliyoruz.
Karanlık maddeyi görmek için
Yeraltına bir sıvı ksenon tankı gömdüm
Evrende, evrendeki toplam maddenin yaklaşık% 84,5'ini oluşturan büyük miktarda karanlık madde vardır. Ama ışığı soğurmazlar, ışığı yaymazlar, onları doğrudan göremeyiz ve onları sadece dolaylı olarak sıradan madde üzerindeki kütleçekimsel eylemleriyle bulabiliriz.
Karanlık maddeyi doğrudan görmek için, gerçek kimlikleri hakkında spekülasyon yapmalıyız. Bilim adamları karanlık maddenin pek çok teorik modelini önermişlerdir En umut verici teorik model, karanlık maddenin sözde "büyük ve zayıf etkileşimli parçacıklardan" oluşabileceğine inanmaktadır. Başka bir deyişle, bu tür parçacıklar sıradan maddelerle elektromanyetik etkileşime sahip olamamakla birlikte, sıradan madde parçacıklarıyla zayıf nükleer kuvvet etkileşimine sahip olabilirler. Bu zayıf nükleer kuvvet tespit edilebilir. Böylece bilim adamları bu tür karanlık madde parçacıklarını bulmak için deneyler yapmaya başladı. Gereksiz parçacıkları ve radyasyonu izole etmek için, karanlık madde parçacıklarını bulmak için deneysel ekipman genellikle yeraltına yerleştirilir. Örneğin, büyük ölçekli yeraltı ksenon deneyi (LUX), ABD, Güney Dakota'da yaklaşık 1,5 kilometre yeraltına gömüldü. Detektörün tamamı, kalan gereksiz parçacıkları ve radyasyonu filtrelemek için 72.000 ton yüksek saflıkta suyla dolu bir tanka da yerleştirilir. Dedektörün içinde 370 kilogram sıvı ksenon bulunur.Karanlık madde parçacıkları varsa, güçlü nüfuz etme özelliklerine sahip olmaları gerekir, bu durumda dedektördeki ksenon atomları ile çarpışma şansı olacaktır. Bir çarpışma olursa fotonlar üretilecek, foton detektörü sayesinde bilim adamları karanlık madde parçacıklarının tespit edilip edilmediğini bilecek.
LUX, 2013'te çalışmaya başladı, ancak şimdiye kadar çalışmadı. Bilim adamları, LUX'u 7 ton sıvı ksenon içeren bir dedektöre yükseltmeyi ve 2020'de karanlık madde parçacıkları aramaya devam etmeyi planlıyor.
Orijinal yerçekimi dalgasını görmek için,
Antarktika'ya gitmeyi seçin
Bilim adamları, Büyük Patlama'dan hemen sonra, yerçekimi dalgasının zaman ve uzayda bir dalgalanma meydana geldiğine inanıyorlar. Bu orijinal yerçekimi dalgası, sonunda kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu üzerinde benzersiz bir iz bırakacak. İlkel yerçekimi dalgalarını bulmak için, bir dizi Amerikan üniversitesi ve araştırma enstitüsü, Amundsen-Scott Güney Kutbu İstasyonu yakınlarında "Evrensel Dış Polarizasyon Arka Plan Görüntüleme" (BICEP) adlı bilimsel bir araştırma projesi başlattı. Antarktika'da deney yapmayı seçmemin ana nedeni, yapay sinyallerin karışmasından uzak olmasıdır.
2014 yılında, bu projeye dahil olan bilim adamları, BICEP2 teleskoplarının orijinal yerçekimi dalgasını tespit ettiğini açıkladılar. Ama ne yazık ki, daha sonra Samanyolu'nun tozundan başka bir şey olmadığı kanıtlandı. Ancak, bilim adamları çekinmedi. Daha sonra teleskopu geliştirdiler ve BICEP3 adını verdiler. BICEP3, kozmik mikrodalga arka plan radyasyonunu öncekinden daha düşük bir frekansta gözlemleyebilen yaklaşık 2500 dedektörden oluşan bir algılama dizisidir. Henüz bir sonuç olmamasına rağmen, Antarktika'daki bilim adamları şiddetli soğuktan korkmuyor ve orijinal yerçekimi dalgalarını bulmak için çok çalışmaya devam ediyor.
Güç birliğini doğrulamak için,
Işığın "sonik patlamasını" arıyorum
Birleşik zayıf elektrik teorisi, elektromanyetik kuvvetin ve zayıf nükleer kuvvetin (belirli radyoaktif bozunma türlerinden sorumlu) aslında "elektrozayıf kuvvet" denen şeyin farklı tezahürleri olduğuna inanır. Günlük düşük enerjili durumlarda elektromanyetik kuvvet ile zayıf nükleer kuvvet arasında büyük bir fark olsa da, Büyük Patlama'dan sonraki bir süre gibi yüksek enerjili koşullar altında, bu iki kuvvet birleşerek tek bir elektriksel zayıf güç. Birleşik zayıf elektrik teorisinin bazı çıkarımları deneylerle doğrulanmıştır, bu nedenle birleşik zayıf elektrik teorisini ortaya atan fizikçi 1979'da Nobel Fizik Ödülü'nü kazandı.
Daha sonra, bazı bilim adamları, güçlü nükleer kuvvetin (kuarklar arasındaki etkileşim kuvveti) daha yüksek enerji altında zayıf elektrik kuvvetiyle birleşip aynı kuvvet haline gelebileceğini düşünerek Büyük Birleşme Teorisini de önerdiler. Büyük Birleşme Teorisini doğrudan test edemeyiz çünkü gerekli enerji, Avrupa Büyük Hadron Çarpıştırıcısının elde edebileceği en yüksek enerjinin bir trilyon katı olabilir. Bununla birlikte, önemli çıkarımlarından birini, protonların bozunmasını test edebiliriz. Önceki teoriler protonların bozulmayacağına inanıyordu, ancak Büyük Birleşme teorisi protonların piyonlara ve pozitronlara bozunacağına inanıyordu, ancak protonlar uzun bir yarı ömre sahiptir ve evrenin şu anki yaşının 10 milyar milyar milyar katı olabilir.
Uzun yarı ömür, bir proton bozunma olasılığının çok düşük olduğu anlamına gelir, ancak çok sayıda proton tespit edilirse, o zaman bir protonun bozunmasını tespit etme fırsatımız olur. Şu anda, Japonya'nın Gifu Eyaleti'nde 1000 metre derinliğe sahip terk edilmiş bir arsenik madeninde, çalışan Super Kamioka dedektörü adı verilen bir dedektör var. Detektörün asıl amacı, protonların bozunmasını tespit etmektir. Dedektörün ana kısmı, 50.000 ton yüksek saflıkta su içeren devasa paslanmaz çelik silindirik bir kaptır. Protonların bozunmasından yüksek enerjili parçacıklar olup olmadığını tespit etmek için suda üretilen - ışığın "ses patlamasına" eşdeğer olan Cherenkov radyasyonunu sürekli olarak tespit ederek.
Şimdiye kadar, dedektör tek bir protonun bile bozulmasını tespit edemedi. Bilim adamları, hassasiyeti orijinalin 10 katına çıkarmak ve 2020 civarında yeni gözlemlere başlamak amacıyla Süper Kamioka dedektörünü yükseltmeye hazırlanıyor.
İpuçları:
Çerenkov radyasyonu
Ortamda hareket eden yüklü parçacığın hızı, ortamdaki ışığın hızını aşarsa (örneğin ışığın sudaki hızı: saniyede 225.000 kilometre, camdaki ışığın hızı: saniyede 200.000 kilometre) Çerenkov radyasyonu olan mavi bir parıltı yayar. Bu, süpersonik uçakların veya mermilerin ses patlamasına benzer.
Süpersimetriyi tespit etmek için,
Nötronların elektrik dipol momentini tespit etme
Bir nötron, iki alt kuark ve bir üst kuarktan oluşur, üst kuarkın pozitif, alt kuarkın ise negatif yükü vardır. Ancak parçacık fiziğinin standart modeli, kuarkın pozitif elektriğinin merkezi ile negatif elektriğin merkezinin aynı noktada olmadığını ve belirli bir mesafe olduğunu öngörür. Elektrik dipol momentinin fiziksel miktarı, elektrik yükü ile çarpılan mesafeye eşittir. Ancak nötronun elektriksel dipol momenti çok küçük olduğundan şimdiye kadar tespit edilmedi.
Bununla birlikte, süpersimetri teorisi, nötronların, standart modelden yaklaşık 100.000 kat daha büyük bir elektrik dipol momentine sahip olacağına inanıyor. Süpersimetri teorisi kanıtlanmamış bir teoridir.Her temel parçacığın ona uyması için "süpersimetrik ortak" olarak adlandırılan bir parçacığa sahip olduğuna inanılmaktadır. Bu teori, Standart Modelin açıklayamadığı birçok fiziksel olguyu çözebilir, ancak bilim adamları deneylerde herhangi bir süpersimetrik ortak parçacığı bulamadılar. Olası nedenlerden biri, onları tespit etmek için gereken enerjinin son derece yüksek olmasıdır.
Bu nedenle, bazı bilim adamları, nötronun elektrik dipol momentinin boyutunu tespit ederek süpersimetri teorisinin doğru olup olmadığını doğrulamanın mümkün olduğuna inanıyor. Fransa, Grenoble'daki CryoEDM deneyinin amacı, nötron elektrik dipol momentinin büyüklüğünü tespit etmektir. Bilim adamları, ultra soğuk nötronun farklı elektrik ve manyetik alanlar altında dönüş yönünü nasıl değiştirdiğini gözlemleyerek, nötronun elektrik dipol momentini hesaplayabilirler.
CryoEDM, nötronların elektrik dipol momentini tespit etmedi, ancak yükseltmeler için hala yer var. En iyi hassasiyete ulaştığında, süpersimetri teorisinin doğru olup olmadığını doğrulama şansı olabilir.
Ek boyutları tespit etmek için,
Algılama denkliği ilkesi
Algılayabildiğimiz uzay üç boyutludur, ancak bazı teoriler evrenin ek uzamsal boyutlara sahip olması gerektiğine inanır, ancak çok küçük bir alana kıvrılabilir ve doğrudan gözlemlenemez. Peki ek boyutlar olup olmadığı nasıl tespit edilir? Bilim adamları, eşdeğerlik ilkesinin test edilebileceğini öne sürdü.
Eşdeğerlik ilkesi iki niteliği içerir. Biri, bir nesnenin hareket durumunu değiştirmek için gereken kuvvet miktarını belirleyen eylemsizlik kütlesi; diğeri, nesneye etki eden yerçekimi kuvvetinin büyüklüğünü belirleyen yerçekimi kütlesidir. Eşdeğerlik ilkesi, bu iki tür kalitenin temelde aynı olduğuna inanır.
Bilim adamları, eğer ekstra boyut gerçekten varsa, o zaman ekstra bir çekim kuvveti üreteceğine ve bu da farklı bileşime sahip nesneler üzerinde farklı kuvvetlere sahip olacağına inanıyorlar. Bu, yerçekimi kütlesinin ve eylemsizlik kütlesinin artık aynı olmamasıyla sonuçlanır, bu da eşitlik ilkesini ihlal eder, ancak fark son derece ince olsa da.
Şu anda, Birleşik Devletler'deki Washington Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, eşdeğerlik ilkesinin ayrıntılı bir testini yaptı. Kullandıkları test aracı, kolonun her iki tarafına gömülü farklı maddelerden yapılmış ağırlıklara sahip, asılı, neredeyse içi boş bir silindirik kabuktu ve araştırmacılar, silindirik kabuğun yavaşça dönmesini sağladı.
Dünya her zaman döndüğü için, kabuğun ağırlığı, eylemsizlik kütlesi nedeniyle dünyanın ekseninden sapan merkezkaç kuvveti oluşturacaktır. Eşdeğerlik ilkesi geçerliyse, merkezkaç kuvveti ile farklı ağırlıkların yerçekiminin birleşik kuvveti aynı yönde hareket edecektir. Eşdeğerlik ilkesi geçerli değilse, her ağırlığın yerçekimi ve merkezkaç kuvvetinin birleşik kuvveti biraz farklı yönleri gösterecektir. Bu küçük fark, kabuğun dönüşünü etkileyecektir. Ancak şimdiye kadar, kabuğun dönüşünde herhangi bir anormallik bulamadılar ve eşdeğerlik ilkesi oluşturuldu. Bu, ek uzamsal boyutun mevcut olmadığını gösterebilir. Ekstra boyut var olsa bile, önceden düşünülenden daha küçük bir alana kıvrılır.
Uzaylıları keşfetmek için,
Dinlemeye devam etmeliyim
Dünyanın dışında akıllı yaşam var mı? Antik çağlardan günümüze, insanoğlunun her zaman uzaylılar hakkında çeşitli varsayımları olmuştur. 20. yüzyılın ortalarından bu yana, birçok bilim insanı Dünya Dışı Medeniyet Arayışı Projesi'ne (SETI) katıldı. Evrenden elektromanyetik dalgalar almak ve uzaylıları bulmak için onlardan gelen düzenli sinyalleri analiz etmek için radyo teleskopları ve diğer astronomik ekipmanları kullanmaya kararlılar.
Ancak şimdilik bilim adamları uzaylıların varlığına dair herhangi bir ipucu bulamadılar. Bununla birlikte, 1977'de Ohio Eyalet Üniversitesi'nin Büyük Kulak Radyo Teleskopu, şüpheli bir uzaylı iletişim sinyali, ünlü Wow! Sinyali aldı. Ancak maalesef bu sinyal bir kez göründükten sonra bir daha hiç görünmedi ki bu kanıt olarak kullanılmaya yetmiyor.
Fizikçi Freeman Dyson bir keresinde, gelişmiş uzaylı uygarlıklarının aynı zamanda enerjisini kullanmak için bir yıldızı saran devasa bir küresel kabuk inşa edeceğini tahmin etmişti. Bu nedenle, bilim adamları uzaylıları bulmak için dev uzaylı yapılar bulmaya da kararlılar. Eylül 2015'te bilim adamları, KIC 8462852 yıldızının parlaklığının bazen% 22 düştüğünü de keşfettiler. Bazı bilim adamları, bunun ışığını engelleyen devasa bir uzaylı yapı olabileceğine inanıyor, ancak başka doğal nedenlerden de kaynaklanıyor olabilir. Şu anda, gerçek neden daha fazla gözlemlenmeyi bekliyor.
Ancak, Çin'in Guizhou kentinde 500 metre açıklıklı radyo teleskopunun (FAST) piyasaya sürülmesi de dahil olmak üzere daha gelişmiş ekipmanların kullanılmasıyla, uzaylıları bulma şansı daha da arttı.
