Fizikte beş parlak fikir
[Bokeyuan-Bilimin Popülerleştirilmesi] Pek çok insan bilimin fazla monolitik olduğundan ve "grup düşüncesinin" kurbanları olduklarından ve yeni fikirler ortaya atanlar genellikle "deli" olarak etiketlendiklerinden şikayet ediyor. Ancak yeni fikirlere ve teorilere değer verildiği gibi, yaratıcılık da her zaman doğru ile aynı şey değildir. Özellikle fizik tarihi bilgelik, yaratıcılık ve tamamen yanlış olan ezber bozan düşüncelerle doludur. "Büyük patlama teorisinden" "sabit durum teorisine", hatta "standart modelden" "Sakata modeline" alternatif fikirler, gerçek evreni tahminler ve beklentilerle karşılaştırmak için önemlidir.
(Resimli not)
(Resim notu) Bugün gözlemlenen genişleyen evren, daha küçük, daha sıcak, daha yoğun ve daha tekdüze bir durumdan üretilen galaksiler ve karmaşık yapılarla doludur. Çok sayıda gözlemsel kanıt nedeniyle "Kararlı Durum Teorisi" "gözden düştü" (yerini Big Bang Teorisi aldı), ancak bu sadık takipçiler, ölene kadar fikirlerini asla değiştirmediler. Resim: C.Faucher-Giguère, A. Lidz ve L. Hernquist, Science 319, 5859 (47)
Max Planck: Yeni bir bilimsel gerçek, rakipleri ikna etmek ve ışığı görmelerine izin vermekle kazanılmaz, ancak rakibi sonunda öleceği ve yeni nesil insanlar buna aşinadır. . İşte 1980'lerden beri popüler olan ve bugün hala popüler olan yeni fizik hakkında 5 parlak fikir.
TOP1, proton bozunması
Super Kamiokanın suyla dolu tankı, protonların ömrünü doğru bir şekilde ölçer.
Standart model, wz-z bozonlarının keşfini desteklemek için elektromanyetik kuvvet ile zayıf nükleer kuvveti birleştirdi. Güçlü nükleer güç, zayıf elektrikle birleştirilirse ne olur? İlk büyük birleşik teori için pek çok sonuç var, bunlardan biri şaşırtıcı ve zorlayıcı, protonların bozunmasına aracılık edecek yeni bir süper ağır bozonun var olacağı. Yaşam beklentisi yaklaşık 10 ^ 30 yıldır Deney, çevresinde dedektör şeklinde 10 ^ 30 proton (su) toplayarak çürümenin özelliklerini bekler. Bu deneysel cihaz harika bir nötrino detektörü olduğunu kanıtlasa da, bir proton bozunması görmedi. Şimdi bilim adamları, proton yaşam süresinin 10 ^ 35 yıldan daha uzun olduğunu belirlediler ve mevcut gözlemlere dayanarak protonların bozulacağına inanmak için hiçbir neden yok.
TOP2, düzeltilmiş yerçekimi
(Resimli not)
Gözlemlenen eğriler (siyah noktalar) ve toplam normal madde (mavi eğri) ile yıldızların ve gazın çeşitli bileşenleri, galaksinin dönüş eğrisine katkıda bulunur. Hem değiştirilmiş yerçekimi hem de karanlık madde bu dönme eğrilerini açıklayabilir. Resim: Döngüsel Olarak Desteklenen Galaksilerdeki Radyal İvme İlişkisi, Stacy McGaugh, Federico Lelli ve Jim Schombert, 2016
Dönen bir galaksiyi gözlemlerken, yakında dönme hızının görülebilen madde miktarıyla eşleşmediğini göreceksiniz. Bu sadece yıldızlar için değil, aynı zamanda gaz, toz, plazma ve kara delikler için de geçerlidir. Bu farkı telafi etmek için yeni bir kütle biçimi (karanlık madde) eklemeyi düşünebilir veya yerçekimi yasasını değiştirmeyi deneyebilirsiniz. Bu yöntemlerin her ikisi de tek tek galaksilere makul açıklamalar getirebilir.
Ama başka problemler de var:
1. Büyük ölçekli yapı oluşumu
2. Kozmik mikrodalga arka planda dalgalanmalar
3. Galaksi grubundaki tek bir galaksinin hareketi
4. Yerçekimi lenslerinin sayısı ve şekli
5. Birleşen galaksi kümelerinin yerçekimi etkisi
Sachs-wolfe ve entegre sachs-wolfe etkilerini ve farklı ölçeklerdeki / boyutlardaki galaksilerdeki karanlık madde ve normal madde oranını (tek bir yıldızın hareketinden elde edilen) alın. Karanlık madde parametreleri eklendiğinde eşleşecek, ancak yerçekimi değiştirildiğinde bir sorunu çözebilir, ancak diğer sorunları çözemez.Geçtiğimiz 35 yılda yerçekimini değiştirmek ve mükemmelleştirmek, hepsi gözlemlenemeyen birçok soruna neden oldu.
TOP3, süper simetri
(Resimli not)
(Resim) Standart model parçacıklar ve bunların süpersimetrik parçacıkları. Sicim teorisinde, bu tür parçacıkların spektrumu, dört temel kuvveti birleştirmenin kaçınılmaz sonucudur. Resim: Claire David
Planck ölçeği (10 ^ 19 GeV) ile bilinen parçacık kütlemiz (tepe 10 ^ 2 GeV) arasında neden bu kadar büyük bir fark var? Bu sorunu çözmek için bir fikir, her standart model parçacığın bu kütleyi korumak için bir süper ortak parçacığa sahip olması gerektiğini varsayan süpersimetri. Süper simetri için pek çok zarif neden olsa da, gerçek şu ki, bu parçacıkların en yüksek kütleli Standart Model parçacıklarla aynı kütlede bulunması gerekir. Büyük Hadron Çarpıştırıcısının ortaya çıkmasıyla, bu parçacıkların mevcut olması halinde Standart Model parçacıklarından kat kat daha ağır olacağı, böylece artık kalitesizlik sorununu çözemeyeceği belirlenmiştir. Bu hiyerarşik sorunu açıklayacak bir teori olarak, süpersimetri tamamen ortadan kalktı.
TOP4, renkli
(Resimli not)
(Açıklama) Kırmızı-yeşil-mavi karışımı, QCD dinamiklerine benzer, resim: Wikipedia kullanıcısı Bb3cxv
Higgs parçacığı evrendeki parçacıklara statik kütle sağlar, ancak ya Higgs parçacığı yoksa? Kaliteyi elde etmenin başka bir yolu var mı? Parçacık kütlesi vermek için başka bir mekanizmayı anlayın, ancak teorik olarak, henüz görülmemiş olan elektrozayıf ölçekte yeni fiziksel fenomenler üretilmeli ve nötr akım (belirli bir tür parçacık bozunması) değiştirilmemelidir. Bununla birlikte, Higgs bozonunun varlığı üzerine yapılan deneyler, "renkli parçacıklar" kavramının sunulduğunu doğruladı, ancak bu inanılmaz fikir üzerinde çalışmalar devam ediyor.
TOP5, wimp'e dayalı karanlık madde
(Resimli not)
(Resim) WIMP karanlık maddesinin belirlenmesi çok önemlidir Deneydeki en düşük eğri, WIMP'nin (zayıf etkileşimli büyük parçacıklar) enine kesitini ve karanlık madde kütlesini hariç tutar. Telif hakkı: Xenon-100 Collaboration (2012), arxiv
Bu gerçekten tartışmalı bir konudur çünkü karanlık maddenin varlığına dair kanıtlar çok büyüktür. Bir şekilde yaratılması gerekiyor ve Standart Modelde çok fazla genişleme var Ürettikleri parçacıklar çok büyük, nötr ve elektromanyetik veya güçlü nükleer kuvvetler yoluyla etkileşmeyecek. Evrendeki karanlık maddede eksik olan maddeye karşı evrenin herhangi bir yerinde bir tür parçacık (veya bir grup parçacık) olmalıdır. Dolaylı astrofizik kanıtları çok büyük. Bununla birlikte, bazı nedenlerden dolayı, doğrudan algılama çalışmasının çoğu, belirli bir dar modele, belirli bir kütle aralığında zayıf etkileşimli büyük bir parçacık üzerine odaklanmıştır: yaklaşık 10 ^ 2 -10 ^ 3 GeV. Sözde WIMP mucizesi olan WIMP'ye dayanan karanlık maddenin orijinal enerjisinin güvenilmez olduğu kanıtlandı ve diğer karanlık madde formlarının araştırılması uzun süredir bu süreçte.
(Resimli not)
(Şekil notu) Kriyojenik elektromanyetik rezonant boşluk, kullanılan ADMX gibi odaya yerleştirilir, Axions bir tür zayıf karanlık maddedir. Telif hakkı: Axion Dark Matter Experiment (ADMX), LLNLnin flickr
Gerçek şu ki, yeni bir bilimsel teorinin yapabileceği en iyi şey, bu evrende ne görülebileceğini tahmin etmektir. Ararken cevap olmalı. Değilse veya bir yerde bir hata yaptıysanız veya bu bir pes etme teorisi olmalıdır. Yeni veriler, yeni teoriler veya önceki keşifler gibi bu fikirlerle yankılanmak için yeni bir neden olmadıkça, teorik parametreleri değiştirme stratejisi daha küçük olabilir ve temel keşiflerin imkansız olduğu ve deneylerin sonsuz olabileceği konusunda ısrarcı olabilir. Hatalar, bu yerlerde yeni fizik bulmaya devam ediyor!
