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探寻“新物理学”的踪迹2022年科学界将迎来什么?

发布日期:2022-01-13 07:12   来源:未知   阅读:

  据塔斯社莫斯科2021年12月26日报道,2022年,俄罗斯和外国科学家将向火星和月球派出数个任务、制造新的量子计算机、获得最清晰的深空照片、研究探测器与彗星相撞的后果并重新探寻引力波、暗物质以及“新物理学”。

  报道称,无论对俄罗斯、还是对其他航天大国而言,从探索太空的角度出发,2022年都将是尤其引人注目的一年。俄罗斯2022年将启动两个科学探测任务,即“月球二十五号”探测器和俄欧“火星太空生物学”计划的后半部分。

  据报道,第一个任务由着陆模块完成,探测器2022年7月从东方发射场进入太空,随后在月球南极附近的博古斯拉夫斯基陨石坑着陆。“月球二十五号”将搭载9台科学仪器,这得以令俄科学家首次细致研究月球最古老的岩石。

  作为“火星太空生物学”计划的后半部分,俄罗斯“哥萨克”号登陆器和欧洲“罗莎琳德·富兰克林”号火星车2022年9月将进入太空,旨在探寻火星生命痕迹并评估火星宜居性。此次发射原定于2020年7月举行,但因疫情影响和对任务缺乏十足把握而推迟。

  2022年还有其他星球探测任务。2022年12月,美国的“极地资源冰矿实验”(PRIME-1)探测器将登陆月球。这辆月球车将首次尝试在另一个星球表面开采和利用资源。此外,印度“月船三号”探测器和日本“SLIM”探测器将前往地球的卫星,后者将利用图像识别系统登陆月球。

  报道指出,太空科学界另外两个备受期待的事件与美国用于深空探测的双小行星重定向测试(DART)和詹姆斯·韦布空间望远镜有关。DART是航天器,2021年11月底发射。

  美国国家航空航天局(NASA)预计,2022年9月或10月,DART将撞击“双胞胎”小行星并尝试改变其运行方向。意大利LICIACube微型卫星会在撞击前几天从DART中分离出来,天文学家计划借助该微型卫星监测这起“太空事故”和撞击后果。

  据报道,詹姆斯·韦布空间望远镜则是NASA近几十年来最昂贵和最受期待的项目。在美国国会多次阻挠并企图“关闭”该项目后,这个NASA的“伟大天文台”在圣诞节进入了近地轨道上的太阳与地球引力平衡点。

  2022年头几个月,在对巨型镜面的所有检查和调整完毕后,詹姆斯·韦布空间望远镜将成为人类使用的最强大的红外望远镜。NASA专家希望,詹姆斯·韦布望远镜将能够直接拍下第一张太阳系外行星的照片,并参与探寻太阳系边缘的神秘“行星X”。

  报道称,和宇宙最小粒子有关的科学成就同样引人注目。2022年,莫斯科国立大学的物理学家计划完成俄罗斯首台量子计算机的研发。该计算机将使用30多个量子比特(最基本的计算单元)。

  据报道,这台量子计算机由数个能容纳几十到几百个单个中性原子的光学捕捉器组成。这些粒子被冷却至超低温并转化为一种状态,即其中的一个电子强有力地远离原子核。这可简化对这种量子物质的操控,并使用它们进行量子计算。

  这台量子计算机的主要部分2021年已制造并测试完毕,不过俄国家原子能公司量子技术项目办公室主任鲁斯兰·尤努索夫指出,莫斯科国立大学的物理学家尚未做好操纵单个量子比特的操作系统。他表示,操作系统的研发工作将在近几个月完成。

  此外,2022年初,基于4个库比特的俄罗斯首台量子计算机将对外开放“云”访问。尤努索夫表示,所有科学家、企业代表和IT专家均可使用这台计算机测试自己的算法。

  报道指出,多个与研究自然基本力有关的最大型科学装置重新启动和投入使用,将是2022年物理学界最受期待的事件之一。大型强子对撞机(LHC)2022年2月将恢复运行,该对撞机2018年底关闭,以便对系统进行第二次重大升级。

  在升级过程中,俄罗斯和外国参与者在对撞机环中安装大量新的粒子探测器及其他仪器。物理学家希望,这将显著增加粒子碰撞的频率和能量,从而加快这种小概率事件的数据收集速度。这对于继续在大型强子对撞机底夸克探测器(LHCb)上探寻“新物理学”的踪迹至关重要,俄罗斯和外国物理学家2020年3月报告了有所发现的可能性。

  俄罗斯的基于超导重离子加速器的离子对撞机装置(NICA)2022年将参与研究这些宇宙奥秘,该对撞机的建造工作目前处于收尾阶段。它是重离子加速器www.kn3kt.com。重离子的碰撞将令科学家得以研究在宇宙大爆炸后的一瞬间宇宙中的原始物质是如何形成的。

  科学家预期,2022年3月,NICA的对撞机环中将出现第一次粒子试碰撞。NICA科学合作的参与者预计,倘若实验成功,他们将在2023年初真正着手在这台加速器上收集科学数据。

  报道称,2022年,激光干涉引力波天文台(LIGO)将重新开始工作,这同样是非常重要的科学项目,旨在研究宇宙的形成和演化过程。2020年3月,LIGO停止工作,此前新冠疫情开始在美国蔓延,随后项目参与者启动了该天文台各组件的又一次更新周期。

  科学家原计划于2021年底重启LIGO。2021年7月,由于新一轮疫情导致更新推迟,天文台的重启再推后一年。科学家预期,对LIGO辐射源、探测器、反射镜及其他组件的改进,将使物理学家发现引力波(双中子星合并产生的)的观测距离增加数倍。

  此外,物理学家2022年或在探寻暗物质方面取得重大进展。直到不久前,科学家还在努力寻找另一种暗物质粒子,即“弱相互作用大质量粒子”。然而,越来越多的失败迫使物理学家研究这种神秘物质的其他几种形式。

  例如,科学家近年来开始积极寻找所谓的轴子存在的迹象。轴子是一种假设的超轻暗物质,在质量和其他一些性质上类似于中微子粒子。两年前,在意大利格兰萨索地下实验室中建造的XENON-1T探测器上发现了第一个暗示轴子存在的迹象。而2021年2月,中国的PandaX-II实验证实了这些观测结果。

  欧洲科学家最近推出改进版XENON-nT,由于探测器中的超纯液态氙气质量增加一倍,其灵敏度大幅提高。该探测器、美国LUX-ZEPLIN和中国PandaX-4T探测器2022年所收集的数据,或证实或推翻先前的关于轴子存在的证据。

  此外,俄物理学家参与研发的“黑暗面-20k”探测器2022年也将在格兰萨索开工建造。它是一个50吨重的桶,内含超纯液态氩气,表面覆盖大量光电倍增管。科学家希望,观测这一结构内部碰撞产生的光电释放,将使他们能够捕捉到太阳内部产生的轴子和暗物质重粒子的痕迹,如果它们确实存在。

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