1900 年、オックスフォードで、有名な物理学者のケルビン卿が英国科学振興協会に次のような言葉で演説しました。
彼は正しいと思いますか？ 次の世紀は物理学を完全に変えました. 非常に多くの理論的および実験的発見が、宇宙における私たちの位置の理解を変えました. そして次の50年で？
今世紀が違うと期待しないでください。 宇宙にはまだ発見されていない謎の海があり、新しい技術はさらに多くの謎を解決するのに役立ちます。
XNUMXつ目は、私たちの存在の基礎に関するものです。
物理学は、ビッグバンが私たちを構成する物質と反物質と呼ばれるものを同量生成したと予測しています。
ほとんどの物質粒子は反物質双子を持っています。 それは同じですが、反対の電荷を持ちます。 物質と反物質が出会うとき、それらは互いに打ち消し合い、それらのすべてのエネルギーは光に変換されます。
しかし、私たちが観測している宇宙は、ほぼ完全に物質で構成されています。 では、すべての反物質はどこに行ったのでしょうか?
大型ハドロン衝突型加速器（LHC） 彼は私たちにいくつかの興味深いアイデアを提供しました。 想像を絶する速度で陽子を衝突させ、重い粒子と反物質を作り、軽い粒子に分解します。 これらの多くはこれまで見られたことはありませんでした。
LHC は、物質と反物質がわずかに異なる速度で崩壊することを示しました。 これは、外見にもかかわらず、自然界に完全な対称性が存在しない理由を説明します。
問題は、前世紀の物理実験と比べると、LHC はまだテニス ラケットで卓球をするようなものだということです。 陽子はより小さな粒子で構成されているため、衝突すると「破片」が生成され、それがいたるところに「撃たれ」、新しい粒子を見つけるのがはるかに困難になります。 これが、それらの特性の測定が複雑であり、多くの計算エラーの具体的なリスクを伴う理由です. 要約すると、なぜこれほど多くの反物質が消滅したのかはわかっていません。
XNUMXつの新しい科学的構造は、今後数十年でシナリオを完全に変えるでしょう。 これらのメインは フューチャーサーキュラーコライダー（FCC） - ジュネーブを囲む 100 km のトンネル: 現在の LHC (27 km) をルート上の停留所として使用します。 陽子の代わりに、電子とその反粒子である陽電子を、LHC が到達できる速度よりもはるかに速い速度で衝突させます。
陽子とは異なり、電子と陽電子は不可分です。したがって、観測しているものを正確に知ることができます。
また、衝突のエネルギーを変化させて、特定の反物質粒子を生成し、それらの特性 (特にどのように分解するか) をより正確に測定することもできます。
まったく新しい物理学
今後50年間にわたるこれらの調査により、まったく新しい物理学が明らかになる可能性があります。
85つの可能性は、反物質の消失は、宇宙の質量のなんとXNUMX%を構成するこれまで検出されなかった粒子である暗黒物質の存在に関連している可能性があるということです.
反物質が存在せず、暗黒物質が存在するのは、おそらくビッグバン時の環境によるものと思われます。これらの実験は、私たちの存在の起源を直接探ることになります。
次の発見が私たちの生活を変えるとは予測できません。 前回より強力な虫眼鏡で世界を見たとき、素粒子と量子力学が発見されました。これらの発見は、今日のコンピューティング、医療、エネルギー生産に革命をもたらしています。
誰が聞いていますか？
宇宙規模で発見することが同様に重要なのは、私たちが宇宙で一人であるかどうかという古くからの疑問です. 最近、火星で液体の水が発見されたにもかかわらず、微生物の生命の証拠はまだありません。 2020年火星もこれを教えてくれます。
他の星系の惑星での生命の探索はまだ実を結んでいませんが、 ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、2021年に打ち上げられ、今後50年間で居住可能な太陽系外惑星を検出する方法に革命をもたらします。
ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡は、 コロナグラフ 望遠鏡に入る星の光を検出します。 目の前に置かれた手とほとんど同じように機能し、日光による眩惑を防ぎます。 この技術により、望遠鏡は、通常、周りを回る星の明るい輝きで覆われる小さな惑星を直接観測できます。
ジェームズウェッブ望遠鏡は、新しい惑星を検出できるだけでなく、生命を維持できるかどうかを判断することもできます。 恒星からの光が惑星の大気に到達すると、一部の波長が吸収され、反射スペクトルにギャップが生じます。 バーコードのように、これらのギャップは、惑星の大気を構成する原子と分子の特徴を提供します。
望遠鏡は、これらの「足跡」を読み取って、惑星の大気が生命に必要な条件を備えているかどうかを検出できるようになります。
今後50年間で、他の惑星に何が、または誰が住んでいる可能性があるかを判断するために、将来の星間宇宙ミッションの目標を設定する可能性があります。
ヨーロッパは私たちに「近い」です。 木星の月は、太陽系の中で生命を宿すことができる場所として特定されています。 その低温 (-220 ° C) にもかかわらず、木星からの重力により、水が地表の下を十分に流れて凍結を防ぐことができます。 これにより、微生物や水生生物の生息地となる可能性があります。
エウロパクリッパーと呼ばれる新しい使命 2025 年に予定されている、水中海の存在を確認し、その後のミッションに適した着陸地点を特定します。 また、惑星の氷の表面から放出される液体の水のジェットを観察して、有機分子が存在するかどうかを確認します。
つまり、私たちの存在を構成する最小の構成要素であれ、宇宙の広大さであれ、宇宙にはまだ一連の謎が残っています。
