ไม่กี่ปีต่อจากนี้หากลูกเรือของนักฟิสิกส์เข้ามาอาคารหมอบจะขึ้นเหนือชายแดนระหว่างฝรั่งเศสและสวิตเซอร์แลนด์ ภาคผนวกขนาดคลังสินค้านี้จะเข้าร่วมสิ่งอำนวยความสะดวกทางวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่ที่ข้ามพรมแดนแห่งชาติ และหากนักวิจัยเสนอการก่อสร้างนั้นถูกต้องก็อาจพบชิ้นส่วนที่หายไปของจักรวาล
คั่นด้วยหินแกรนิตในแนวตั้งไม่กี่ร้อยฟุตจากHadron Collider ขนาดใหญ่(LHC) อาคารใหม่จะมีเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่เรียกว่าอุปกรณ์ Mathusla (ช่วงเวลาขนาดใหญ่ Hodoscope สำหรับอนุภาคที่เป็นกลางที่มีความเสถียรเป็นพิเศษ) ตั้งชื่อตามชายที่มีชีวิตที่ยาวนานที่สุดในหนังสือปฐมกาล งานของมัน: เพื่อตามล่าหาอนุภาคที่มีอายุยืนยาวซึ่ง LHC ไม่สามารถตรวจจับได้
มีบางอย่างที่แปลกเกี่ยวกับความคิด LHC เป็นตัวเร่งอนุภาคที่ใหญ่ที่สุดและเลวร้ายที่สุดในโลก: วงแหวนขนาด 17 ไมล์ (27 กิโลเมตร) ของแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดที่ 11,245 ครั้งต่อวินาทีก็เหวี่ยงโปรตอนสองสามพันตัว -Beyond Higgs: 5 อนุภาคอื่น ๆ ที่อาจแฝงตัวอยู่ในจักรวาล-
ความสัมพันธ์ของ Mathusla กับเครื่องจักรขนาดใหญ่นั้นจะมีลักษณะคล้ายกับปลา remora ที่ไม่เป็นอันตรายที่ยึดติดกับด้านข้างของเลวีอาธานดูดควันจรจัดของอาหารที่สูญเปล่าซึ่งรั่วไหลออกมาจากปากเปิดของสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ แต่นักฟิสิกส์บางคนคิดว่าด้วยการศึกษาอย่างระมัดระวังของ flecks เหล่านั้น (ในกรณีนี้อนุภาคที่มีอายุยืนยาวและพลังงานสูงพุ่งผ่านผนังของ LHC) Mathusla จะช่วยแก้ปัญหาที่ LHC มีการเตือนภัยที่เพิ่มขึ้นของนักฟิสิกส์อนุภาค
ทั้งหมดที่จะเกิดขึ้นนั่นคือถ้าผู้สร้าง Mathusla สามารถหาคนที่จะจ่ายได้
ฟิสิกส์ที่หายไป
จักรวาลควอนตัมตอนนี้เป็นปริศนาที่ส่วนใหญ่หายไป นักวิทยาศาสตร์ชิ้นส่วนเหล่านั้นได้ค้นพบและรวบรวมไว้แล้ว - ควาร์กนิวตริโนบอสสันมูอนและค่า leptonโฟตอนและกลูออนและมีชื่อเสียงมากที่สุด, Higgs Boson- เข้าด้วยกันเพื่อสร้างภาพที่เรียกว่าโมเดลมาตรฐาน แต่ภาพนั้นมีรูปร่างแปลก ๆ และเต็มไปด้วยหลุมและคำแนะนำว่ามีฟิสิกส์มากขึ้นที่จะพบ
หนึ่งช่องว่างคือ Higgs Boson ในฐานะที่เป็นเดวิดเคอร์ตินศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยโตรอนโตและเป็นหนึ่งในผู้ริเริ่มแนวคิด Mathusla อธิบายว่าฮิกส์ไม่ได้มีขนาดใหญ่เท่าฟิสิกส์ควอนตัมคาดการณ์ว่าจะเป็น ดังนั้นรูปแบบปัจจุบันของจักรวาลจึงจำเป็นต้องมี "การแก้ไข" ที่มีขนาดใหญ่โดยพลการในสมการที่เกี่ยวข้องกับฮิกส์
ประสบการณ์หลายศตวรรษบอกนักวิทยาศาสตร์ว่าการแก้ไขเช่นนั้นมักจะยืนหยัดเพื่อสิ่งที่นักวิจัยยังไม่เข้าใจค่าคงที่จักรวาลของอัลเบิร์ตไอน์สไตน์เป็นตัวอย่างความคิดที่ว่าเขาติดอยู่ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขาเพื่ออธิบายถึงสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ค้นพบในภายหลังคือผลกระทบของจักรวาลที่กำลังขยายตัว - สิ่งที่ Einstein ไม่เคยสงสัยและในภายหลังเสียใจที่ไม่คาดคิด- -8 วิธีที่คุณสามารถเห็นทฤษฎีสัมพัทธภาพของ Einstein ในชีวิตจริง-
นักฟิสิกส์เคอร์ตินอธิบายว่าสงสัยว่ามวลเล็ก ๆ ที่แปลกประหลาดของฮิกส์แสดงให้เห็นว่าอนุภาคที่ไม่ถูกตรวจพบอื่น ๆ นั้นมีอิทธิพลต่อมัน นี่และรอยแตกแปลก ๆ อื่น ๆ ในความเป็นจริง - เหมือนทั้งหมดมวลลึกลับที่หายไปในจักรวาลที่นักวิทยาศาสตร์เทอมสสารมืด- แนะนำว่ายังมีฟิสิกส์อีกมากมายที่นักฟิสิกส์ยังไม่เคยเห็น
จุดของ LHC คือการเติมช่องว่างเหล่านั้นในปริศนาของจักรวาล
Jessie Shelton นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่ University of Illinois ที่ Urbana-Champaign ผู้ช่วยแก้ไข Mathusla กระดาษสีขาวกล่าวว่าจนถึงตอนนี้-ยกเว้นที่สำคัญของการตรวจจับ Higgs Boson เอง- LHC เป็นความผิดหวัง ฮิกส์ปรากฏตัว แต่ตั้งแต่นั้นมาแม้หลังจากการอัพเกรดเป็นชุดเครื่องจักรการตามล่าหาอนุภาคใหม่ก็ไม่ได้เกิดขึ้นเลย
นั่นอาจเป็นเพราะมนุษย์หมดอุปทานของอนุภาคที่เราจะสามารถตรวจจับได้ หรืออาจเป็นไปได้ว่า LHC อาจเป็นเพราะปัญหาเกี่ยวกับเครื่องตรวจจับหรือเพราะลำแสงอ่อนแอเกินไปไม่ได้ขึ้นอยู่กับงานเธอกล่าว
“ มีบางสิ่งใหม่อย่างแน่นอนที่นั่นสสารมืดบอกเราว่าโชคไม่ดีที่เราไม่มีการรับประกันว่าสิ่งใดก็ตามที่ต้องคุยกับเราในอัตราที่เราสามารถตรวจจับได้ที่ LHC” เชลตันบอกกับวิทยาศาสตร์การใช้ชีวิต
และตราบใดที่ LHC ด้วยค่าใช้จ่ายในหลายพันล้านดอลลาร์ล้มเหลวในการตรวจจับฟิสิกส์ใหม่นอกเหนือจากฮิกส์เธอกล่าวว่ามันยากที่จะพิสูจน์การสร้างเครื่องตรวจจับที่ใหญ่กว่าในอนาคต -รูปถ่าย: Atom Smasher ที่ใหญ่ที่สุดในโลก (LHC)-
“ ตอนนี้เราต้องการความคิดใหม่ ๆ ” เธอกล่าว
แนวคิดใหม่ที่ยิ่งใหญ่
ย้อนกลับไปในเดือนเมษายนเชลตันยืนอยู่หน้าฝูงชนของนักฟิสิกส์ในการประชุมใหญ่ของสมาคมกายภาพอเมริกัน (APS) ในโคลัมบัสโอไฮโอและเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่า LHC อาจสร้างอนุภาคที่หายไปแล้ว แต่อาจไม่สามารถตรวจจับได้ นั่นเป็นเพราะเซ็นเซอร์ของ LHC ทั้งหมดได้รับการสอบเทียบเพื่อตรวจจับเหตุการณ์ที่เฉพาะเจาะจง:
อนุภาคที่แปลกใหม่ปรากฏขึ้นในพลังงานสูงการชนกันของโปรตอนสองตัว- มันสลายตัวในเวลาสั้น ๆ ในเวลาต่อมาเป็นอนุภาคที่มีความเสถียรและมีความโดดเด่นมากขึ้น อนุภาคเหล่านั้นผ่านแผ่นอิออนและผลึกกระพริบที่ล้อมรอบลำแสงของคอลเดอร์และรูปแบบเฉพาะของพวกเขาให้เบาะแสนักฟิสิกส์ว่าอนุภาคแปลกใหม่ชนิดใดที่มาจาก
LHC สามารถรับลายเซ็นของอนุภาคที่มีอายุยืนได้ด้วยการปรับเทียบใหม่บางส่วน Shelton กล่าว แม้แต่อนุภาคที่มีอายุยาวนานมักจะสลายตัวอย่างรวดเร็ว และอนุภาคที่มีอายุยาวนานอาจทิ้งสัญญาณบอกเล่าในเซ็นเซอร์ก่อนที่จะสลายตัว การตรวจจับพวกเขาอาจเป็นเรื่องของการปรับเทียบเครื่องตรวจจับและอัลกอริทึมใหม่ เชลตันเรียกแผนนี้โดยใช้ LHC "ปิดฉลาก" -กลศาสตร์ควอนตัมคืออะไร] แต่บางทีเชลตันแย้งว่าอนุภาคที่แปลกใหม่ที่หายไปจะไม่สลายตัวเร็วเท่าที่นักออกแบบของ LHC หวังไว้ อาจจะอนุภาคเก็งกำไรเช่น "gluinos" และ "คอมโพสิตมืดลูกกาว"มีอยู่จริงและปรากฏตัวที่ LHC แต่ไม่สามารถสลายตัวภายในอุโมงค์แคบ ๆ ได้หาก Gluino สามารถอยู่รอดได้แม้กระทั่งเพียงไม่กี่เศษส่วนที่ยาวกว่านักฟิสิกส์ที่คาดหวัง ดังนั้นลายเซ็นของมันจะอยู่นอกความสามารถของ LHC ในการตรวจจับควาร์กแปลก ๆ และมูอนโอ้ฉัน! อนุภาคที่เล็กที่สุดของธรรมชาติผ่า-
ถึงกระนั้นนักวิจัยเหล่านี้ก็คิดว่าความหวังที่ดีที่สุดในการตรวจจับอนุภาคที่มีอายุยืนยาวนั้นอยู่ในป่าบนชายแดนฝรั่งเศส-สทริส Mathusla ซึ่งเป็นคลังสินค้าสูง 65 ฟุต (20 เมตร) ที่เต็มไปด้วยเครื่องตรวจจับอนุภาคที่อยู่บน LHC จะศึกษาอนุภาคที่หลบหนี LHC ทั้งหมด
ด้วยพื้นหินแกรนิตหนาแยกลำแสง LHC ออกจาก Mathusla ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นรอยกัมมันตรังสีความโกลาหลของ LHC จะหายไป เฉพาะป๊อปที่หายากของอนุภาคที่มีอายุยาวนานที่เคลื่อนที่ผ่านโลกและเข้าไปในห้องเซ็นเซอร์เท่านั้นที่จะต้องตรวจจับ
“ หากอนุภาคที่มองไม่เห็นเกิดขึ้นและสลายตัวอนุภาคที่มองเห็นได้ "เลเยอร์ของ [เครื่องตรวจจับ] จะเห็นแทร็กเหล่านี้ในลักษณะเดียวกับตัวติดตามภายใน LHC ชั้นล่าง แต่ [เครื่องตรวจจับอาร์เรย์] นี้ใหญ่กว่ามากและสามารถที่จะช้าลงมาก"
สนาม
ด้วยอนุภาคที่น้อยลงในการตรวจจับในพื้นที่ตรวจจับที่ใหญ่กว่า Mathusla สามารถสร้างภาพที่มีรายละเอียดมากของอนุภาคแปลกใหม่ที่สลายตัวอยู่ภายใน - ตราบใดที่มีอนุภาคแปลกใหม่ที่นั่นเพื่อตรวจจับ
"คุณเพิ่งรออยู่ที่นั่นนกร้องเจี๊ยก ๆ แล้วทันใดนั้นก็มี-" เคอร์ตินทำเสียงหนูหนูอย่างรวดเร็วของปืนกลหรือในกรณีนี้บางทีอนุภาคที่มีประจุจะพุ่งออกมาจาก gluino ที่เน่าเปื่อย
เนื่องจากความเร็วที่ช้าและพื้นที่ขนาดใหญ่เคอร์ตินกล่าวว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และวิศวกรรมที่จำเป็นสำหรับ Mathusla นั้นง่ายกว่าใน LHC มาก
“ มันไม่ถูก” เขายอมรับ "แต่มันก็ไม่ได้บ้า"
ในระดับที่เขาและเพื่อนร่วมงานของเขาจินตนาการมันควรจะมาในราคาเพียงเศษเสี้ยวของค่าใช้จ่ายของ LHC หลายพันล้านดอลลาร์ด้านล่าง-ที่ไหนสักแห่งในสนามเบสบอล 50 ล้านดอลลาร์เขากล่าว นักออกแบบของ Mathusla หวังว่าเซิร์นองค์การยุโรปเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์ซึ่งดำเนินงาน LHC จะได้รับการเรียกเก็บเงิน แต่พวกเขาก็มีความหวังเกี่ยวกับเงินช่วยเหลือจากประเทศที่ไม่ใช่ชาวยุโรปหรืออาจเป็นคนร่ำรวย
"[LHC] สามารถทำสิ่งเหล่านี้ได้แล้ว" เขาพูดตะโกนเล็กน้อย "เราจ่ายราคาเพื่อสร้าง 'em! เราได้จ่ายเงิน $ 10 พันล้านสำหรับ Collider!
เสียงของเขาลอยไปสักครู่ก่อนที่เขาจะกลับมาด้วย "เราจะรู้สึกเป็นใบ้ได้อย่างไรถ้าเราไม่ได้ใช้เงินพิเศษเพื่อให้เครื่องตรวจจับเห็นสิ่งที่เราทำจริง ๆ !"
เชลตันยังกล่าวอีกว่า LHC ต้องการเครื่องตรวจจับเพิ่มเติม แต่เธอสะกดความกังวลที่ถูกผูกไว้ใน "บางที" และทำไมเธอยังคงคิดว่าโครงการเป็นธรรม
“ ถ้าเราเป็นคนมองโลกในแง่ร้ายและเราจะบอกว่าอาจจะไม่มีอะไรที่นั่น” เธอพูด“ ฉันอยากรู้ว่ามันไม่ได้อยู่ที่นั่นจริงๆและไม่หายไปเพราะเราลืมดู”
เผยแพร่ครั้งแรกเมื่อวิทยาศาสตร์สด-
