물리학자들은 양자 우주 탐험을 위한 10년 계획을 공개했습니다. 미국 입자 물리학자들은 최근 연방 자금 지원을 받기를 희망하는 주요

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물리학자들은 양자 우주 탐험을 위한 10년 계획을 공개했습니다.

미국 입자 물리학자들은 최근 연방 자금 지원을 받기를 희망하는 주요 연구 프로젝트 목록을 추천했습니다.

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주요 시사점

• 입자물리학 프로젝트 우선순위 패널(Particle Physics Projects Prioritization Panel)은 향후 5~10년 동안 어떤 연구에 자금을 지원해야 하는지에 대한 권장 사항을 자세히 설명하는 보고서를 발표했습니다.
• 권장 사항에는 뮤온, 중성미자, 암흑 물질 및 힉스 보손과 같은 현상을 조사하는 연구가 포함됩니다.
• 권장 사항은 구속력은 없지만 미국 입자 물리학 커뮤니티의 판단을 반영하고 물리학 연구에서 가장 창의적인 아이디어 중 일부를 나타냅니다.

돈 링컨

http://Physicists%20unveil%2010-year%20plan%20for%20exploring%20the%20퀀텀%20Universe라는 제목의 기사 링크를 복사하세요.

물리학자들은 페이스북에서 양자 우주 탐험을 위한 10년 계획을 공개합니다.

물리학자들은 트위터에서 양자 우주 탐험을 위한 10년 계획을 공개합니다(X)

물리학자들은 LinkedIn에서 양자 우주 탐험을 위한 10년 계획을 공개합니다.

다년간의 검토 끝에 미국 입자물리학계는 향후 5~10년에 걸친 연구 비전을 발표했습니다. 자금이 지원된다면 다양한 프로젝트는 연구자들이 자연 법칙을 훨씬 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

자세히 알아보기

권장 사항은 " 양자 우주 탐험: 입자 물리학의 혁신과 발견을 향한 길 " 이라는 보고서에서 발표되었습니다 . 이는 고에너지 물리학 자문 패널(HEPAP)의 하위 패널인 입자 물리학 프로젝트 우선 순위 패널(P5)에 의해 작성되었으며 미국 에너지부 과학청 및 국립 과학 재단 과 같은 자금 지원 기관에 제출될 예정입니다. 향후 10년 동안 자금 조달 결정을 안내합니다.

입자물리학의 미래

입자물리학자들은 실험실에서 달성한 가장 극한 조건에서 물질의 거동을 연구합니다. 그들은 크고 강력한 입자 가속기를 사용하여 양성자와 전자와 같은 아원자 입자를 거의 빛의 속도로 가속하고 함께 충돌시킵니다. 세계에서 가장 강력한 가속기에서 과학자들은 측정할 수 없는 섭씨 7조도의 온도에 도달할 수 있습니다. 이는 태양 중심 온도의 100,000배가 훨씬 넘고, 너무 밝아서 우주 절반에서 볼 수 있는 별의 폭발인 초신성 중심보다 거의 100배 더 뜨겁습니다. 마지막으로 온도가 우주 전체에 공통적으로 나타난 것은 빅뱅 이후 1조분의 1초도 채 안 됐을 때였습니다.

양자 영역을 지배하는 법칙과 전체 우주를 지배하는 법칙 사이의 깊은 연관성은 오랫동안 알려져 왔으며, 연구자들은 수십 년 동안 이를 연구해 왔습니다. 이러한 종류의 실험에는 수천 명의 물리학자, 엔지니어, 컴퓨터 전문가, 기술자 및 다양한 지원 직원이 참여하는 매우 큰 입자 가속기와 탐지기가 필요합니다. 이러한 상당한 노력에는 신중한 계획과 독립적인 감독이 필요합니다.

약 5년마다 미국 입자물리학계는 지난 5년간의 진전을 평가합니다. 이 정보를 사용하여 어떤 노력이 단기간에 진전을 이룰 가능성이 가장 높은지 결정합니다. 커뮤니티는 예산, 필요한 기술이 존재하는지 또는 고급 개발 중인지 여부와 같은 실제 고려 사항을 고려해야 합니다. 그들은 또한 과학적 영향과 같은 것도 고려합니다. P5와 HEPAP은 모두 어떤 프로젝트를 추진해야 하는지 최종 결정을 내리는 자문 및 정부 자금 지원 기관일 뿐입니다.

P5 보고서는 다양한 규모와 영향을 미치는 프로젝트를 추천합니다. 더 큰 프로젝트 중 하나는 우주의 우주 마이크로파 배경을 연구하기 위한 4세대 노력 입니다. 이 마이크로파는 빅뱅의 가장 오래된 검출 가능한 잔재이며 우주 초기 단계를 직접적으로 보여줍니다. 또 다른 대규모 프로젝트에는 이미 세계적 수준의 중성미자 연구 프로그램을 개선하기 위해 Fermilab 가속기 단지를 업그레이드하는 것이 포함됩니다. 페르미연구소는 미국의 대표적인 입자물리학 연구실로, 매우 드물게 상호작용하여 아주 적은 상호작용 가능성만으로 지구 전체를 통과할 수 있는 중성미자의 거동을 연구하기 위해 전례 없는 노력을 기울이고 있습니다. 중성미자 연구는 우리의 최고의 이론이 반물질이 동등하게 존재해야 한다고 제안할 때 우주가 물질로만 구성되어 있는 것처럼 보이는 이유를 밝힐 수 있습니다.

P5 보고서는 또한 일반 물질보다 5배 더 널리 퍼진 것으로 생각되는 유령 형태의 물질을 검색하는 3세대 암흑 물질 실험의 창설을 권장합니다. 암흑 물질이 존재 한다면 상호 작용할 가능성이 거의 없이 지구를 통과해야 합니다. 이러한 이론적 형태의 물질을 탐지하려면 집중적인 노력과 첨단 기술이 필요합니다.

또한 다른 아원자 입자에 질량을 부여하는 2012년에 발견된 입자인 힉스 보손 (Higgs boson) 에 대한 자세한 연구를 수행할 유럽이나 아시아의 미래 가속기 에 미국이 참여하는 것이 권장됩니다.

한 가지 야심 찬 권장 사항은 과학자들이 고에너지 뮤온 충돌기 의 생성을 탐구한다는 것입니다 . 뮤온은 전자와 유사하지만 더 무겁습니다. 또 다른 차이점은 뮤온이 몇 초 안에 붕괴된다는 것입니다. 뮤온 충돌기를 만들기 위해 연구자들은 뮤온을 생성하고 이를 포착한 다음 가속하여 매우 짧은 시간 내에 함께 분쇄해야 합니다. 그러한 시설이 가능한지는 아직 명확하지 않지만, 국가의 가속기 과학자 커뮤니티가 협력하여 그러한 가속기가 가능한지 알아보는 것이 좋습니다.

보다 저렴한 가격으로 가능한 미래 시설에는 IceCube 감지기의 업그레이드가 포함됩니다 . IceCube는 지금까지 만들어진 것 중 가장 활동적인 중성미자를 포함하여 우주 중성미자를 연구하기 위해 남극 대륙의 얼음 1입방킬로미터를 사용합니다. 우주 중성미자에 대한 연구는 천문학자들에게 초신성, 중성자별 충돌, 거대한 블랙홀 근처에서 가속되는 물질 등 매우 폭력적인 천문학 현상에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 2세대 IceCube는 훨씬 더 정확한 측정을 위해 최대 10입방 킬로미터의 얼음을 사용할 수 있습니다.

P5 위원회의 권고사항은 구속력이 없지만 미국 입자물리학계의 판단을 반영합니다. P5가 소집되기 전에는 수천 명의 물리학자들이 Snowmass Process 에서 함께 작업했습니다 . 수년에 걸쳐 연구자들은 최고의 아이디어를 생각해 내고 대규모 회의에 모여 이에 대해 논의했습니다. 토론, 비판 및 개선을 통해 Snowmass의 제안은 자연 법칙에 대한 이해를 향상시키기 위한 가장 창의적인 아이디어 중 일부를 나타냅니다.

P5 위원회는 Snowmass 제안을 받아들여 일부는 다듬고 일부는 잘라내고 나머지는 자금 지원 기관에 전달할 것입니다. 프로세스의 다음 단계는 DOE 및 NSF와 같은 기관이 국제 기관과 협의하고 재정적 현실을 고려하는 것입니다. 내년쯤에는 미국 입자물리학 연구의 미래가 어떤 모습일지 분명해질 것입니다.