Наше место во Вселенной кардинально изменится в ближайшие 50 лет. И вот как!

Как он ошибался. Следующий век полностью перевернул физику с ног на голову. Огромное количество теоретических и экспериментальных открытий изменило наше понимание вселенной и нашего места в ней.

Не думайте, что следующий век будет другим. У вселенной есть много загадок, которые еще предстоит раскрыть, и новые технологии помогут нам решить их в течение следующих 50 лет.

Первое касается основ нашего существования. Физика предсказывает, что Большой Взрыв произвел равное количество вещества, из которого мы все сделаны, и того, что называется антивеществом. Большинство частиц материи имеют двойник антивещества, идентичный, но с противоположным электрическим зарядом. Когда они встречаются, они уничтожают друг друга, и вся их энергия превращается в свет.

Но сегодня Вселенная почти полностью состоит из материи. Так куда же делось все антивещество?

Большой адронный коллайдер (LHC) раскрыл некоторое понимание этого вопроса. Он сталкивает протоны с невообразимой скоростью, создавая тяжелые частицы вещества и антивещества, которые распадаются на более легкие частицы, некоторые из которых никогда раньше не видели.

LHC показал, что вещество и антивещество распадаются с разной скоростью. Это частично, но далеко не все, является способом объяснить, почему мы видим асимметрию в природе.

Проблема в том, что по сравнению с прецизионными физиками, LHC подобен игре ракеткой в настольный теннис. Поскольку протоны состоят из более мелких частиц, при столкновении их внутренности распыляются повсюду, что затрудняет обнаружение новых частиц среди мусора. Это затрудняет точное измерение их свойств, которые могли бы позволить понять, почему так много антиматерии исчезло.

Три новых коллайдера изменят ситуацию в ближайшие десятилетия. Главным среди них является Future Circular Collider (FCC) — 100-километровый туннель, окружающий Женеву, который будет использовать 27-километровый LHC в качестве стапеля. Вместо протонов коллайдеры будут сталкивать вместе электроны и их античастицы, позитроны, на гораздо более высоких скоростях, чем те, которых может достичь LHC.

В отличие от протонов, электроны и позитроны неделимы — поэтому физики точно будут знать, с чем они столкнутся. Они также смогут варьировать энергию, при которой происходят столкновения, для производства определенных частиц антивещества и измерять их свойства — особенно то, как они распадаются — гораздо более точно.

Эти исследования могут открыть совершенно новую физику. Одна возможность состоит в том, что исчезновение антивещества может быть связано с существованием темной материи — до сих пор не обнаруживаемых частиц, которые составляют колоссальные 85% массы во Вселенной. Отсутствие антивещества и распространенность темной материи, вероятно, связаны с условиями, существовавшими во время Большого взрыва, поэтому эти эксперименты исследуют истоки нашего существования.

Невозможно предсказать, как потенциальные открытия из экспериментов на коллайдере изменят нашу жизнь. Но в последний раз, когда люди смотрели на мир всего лишь через увеличительное стекло, они обнаружили субатомные частицы и мир квантовой механики, которые в настоящее время уже активно используются, чтобы революционизировать вычисления, медицину и производство энергии.

Но прорывных открытий стоит ожидать не только на уровне микрокосма.

Столько же еще предстоит открыть в масштабе космоса — не в последнюю очередь из попыток решить вековой вопрос о том, одиноки ли мы во вселенной. Несмотря на недавнее открытие жидкой воды на Марсе, пока нет никаких признаков там микробной жизни. Даже если в суровой среде обитания планеты что-то найдется, это будет невероятно примитивно.

Поиски жизни на планетах в других звездных системах пока не принесли результатов. Но предстоящий космический телескоп Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope), планируемый к запуску в 2021 году, произведет революцию в способе обнаружения обитаемых экзопланет.

В отличие от предыдущих телескопов, которые измеряют падение света звезды при прохождении орбитальной планеты перед ней, телескоп Джеймса Уэбба будет использовать инструмент под названием коронограф, чтобы заблокировать свет от звезды, входящей в телескоп. Это работает почти так же, как использование вашей руки, чтобы блокировать попадание солнечного света в ваши глаза. Техника позволит телескопу непосредственно наблюдать маленькие планеты, которые обычно были бы «засвечены» ярким сиянием звезды, вокруг которой они обращаются.

Телескоп Джеймса Уэбба не только сможет обнаруживать новые планеты, но и сможет определить, способны ли они поддерживать жизнь. Когда свет от звезды достигает атмосферы планеты, определенные длины волн поглощаются, оставляя пробелы в отраженном спектре. Подобно штрих-коду, эти пробелы обеспечивают подпись для атомов и молекул, из которых состоит атмосфера планеты.

Телескоп сможет считывать эти «штрих-коды», чтобы определить, есть ли в атмосфере планеты необходимые условия для жизни. Через 50 лет у нас могут быть цели для будущих межзвездных космических полетов, чтобы определить, что или кто может там жить.

Ближе к нашему дому луна Юпитера, Европа, была идентифицирована как объект в нашей собственной солнечной системе, которая может поддерживать жизнь. Несмотря на низкую температуру (-220°C), гравитационные силы со стороны сверхмассивной планеты, на которой она вращается, могут выплескивать воду из-под поверхности, чего уже достаточно, чтобы предотвратить ее замерзание. И это делает Европу возможным местом обитания микробов или даже водных организмов.

Новая миссия под названием Europa Clipper, запуск которой запланирован на 2025 год, подтвердит наличие океана под поверхностью Европы и определит подходящее место для посадки для последующей миссии. Он также изучит выбросы жидкой воды с ледяной поверхности планеты, чтобы увидеть, присутствуют ли в ней какие-либо органические молекулы.

Является ли это крошечными строительными блоками нашего существования или огромным пространством, вселенная все еще хранит множество загадок о ее работе и нашем месте в ней. Она не будет легко раскрывать свои секреты, но есть вероятность, что через 50 лет Вселенная для нас будет выглядеть совершенно иначе.

Источник:    zen.yandex.ru/media/futurycon