残念なことに、科学ジャーナリストは通常、武器の一部としてクリスタル ボールを持っているわけではありません。2020 年に何かを学んだとしても、次の年に何がもたらされるかを予測するのは必ずしも安全ではありません。そうは言っても、かなりできる宇宙と物理学の発展がいくつかあります。 2021 年に実現することは確実です。
これらは ZME Science の 2021 年に開催予定の宇宙科学および物理学のトップ イベントに関するヒント。
目次
- 1 James Webb Launch で最初に戻る
- 2 JETにはスターパワーがあります
- 3 2021 年に月に戻る
- 4 爆風で戻る:LHC が再び起動
James Webb Launch で最初に戻る
NASA のジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) に言及せずに、天文学の未来について語ることはほとんど不可能です。 Webb の立ち上げを「待望の」と呼ぶことは、非常に理解できることです。
天文学者が JWST に興奮している理由は、JWST が宇宙をさらに深く見ることができるため、これまでに考案されたどの望遠鏡よりもその歴史をさかのぼることができるからです。これにより、天文学者は幼児期の宇宙の暴力的で騒々しい状況を観察することができます。したがって、宇宙とその進化に関する私たちの知識を大幅に改善する態勢が整っています.
JWST の印象的な観測能力の理由の 1 つは、人間の目で見える光よりも長い波長を持つ赤外光に対するその信じられないほどの感度にあります。その歴史のある時点で銀河が形成され始めました。現在のコンセンサスは、銀河が後の時代に形成され始めたということですが、最近の豊富な研究は、銀河が以前に考えられていたよりもはるかに早く形成された可能性があることを示唆しています.
「銀河は、ビッグバンから10億年後、10億年から20億年で思春期を迎えます。ハーバード大学の天文学教授であり、JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) の一部である Daniel Eisenstein 氏は、次のように説明しています。 「宇宙の膨張により、光が私たちに到達するために広大な距離を横切るにつれて、光の波長が増加するため、赤外線に最適化された望遠鏡でこれを行う必要があります。」
初期の宇宙を観察するために赤外線が非常に重要な理由は、星が主に光と紫外線の波長で光を放出しているにもかかわらず、これらの信じられないほどの距離を移動することは、光が赤外線にシフトすることを意味するからです.
何年にもわたる挫折と遅延、推定 88 億ドルの費用を経て、JWST は 2021 年 10 月 31 日に南アメリカのフランス領ギアナから打ち上げられる予定です。
JET にはスター パワーがあります
ここ地球上で実用的なエネルギー源としての核融合パワーを達成するための競争が続いています。核融合はすでに恒星に動力を与えるプロセスですが、科学者たちは核融合をより身近なエネルギー源にしようとしています。
星の力を地球にもたらすことになると、世界最大のトカマクであるジョイント ヨーロピアン トーラス (JET) が道を切り開き、太陽を除いて、太陽系の他のどこよりも高温のプラズマを収容します。
トカマクは、強力な磁場を使ってプラズマを閉じ込め、ドーナツ状に閉じ込める装置です。これらのプラズマを封じ込めて制御することが、核融合プロセスを通じてエネルギーを生成するための鍵となります。プラズマ内で、粒子は十分なエネルギーで衝突して融合し、新しい元素を形成してエネルギーを放出します。
このプロセスは、元素の原子を引き裂き、エネルギーを解放しながら放射性廃棄物を残す核分裂力よりもクリーンで効率的です。
JET自体は発電所ではなく、プラズマ封じ込めの実験を行い、稼働中の核融合発電所で見られる条件に近い条件で核融合を研究するように設計されています.そのため、世界最大のトカマクとなる予定の国際熱核融合実験炉 (ITER) はまだ建設中であり、少なくとも 2025 年まで稼働しませんが、今年はそれを刺激した実験にとって重要な年になるでしょう。 .
2020 年中に実施されたアップグレードに続いて、JET は、水素同位体である重水素とトリチウム (D-T) の強力な混合物を使用した実験を開始する予定です。この燃料は、1997 年以来使用されていません。これは、1 つの陽子と 2 つの中性子からなる原子核を持つ水素の希少な放射性同位体であるトリチウムの取り扱いが困難であるためです。
JET チームは、1997 年に達成された 16 メガワットの出力に匹敵する出力を達成することを目指していますが、より持続的な期間で、より少ないエネルギー入力で達成する予定です。 20 世紀末の最初のテストでは、生成された電力よりも多くの電力が消費されました。
2021 年に月に戻る
2021 年は、NASA の歴史的な月面着陸から 52 周年を迎え、地球の天然衛星に戻るいくつかのミッションが開始されるとともに、アームストロングとアポロ 11 号の乗組員の足跡をたどる人類を送るための継続的な取り組みが見られます。
NASA の深宇宙探査システムの一部として、アルテミス I は、月やその先の有人探査を可能にするために設計された、ますます複雑になる一連のミッションの最初のものです。
アルテミス I は、オリオン宇宙船に乗って旅を始めます。オリオン宇宙船は、11 月の打ち上げ時に、人類がこれまでに打ち上げた中で最も強力な宇宙船となり、リフトオフ中に驚異的な 880 万ポンドの推力を生み出します。ソーラー アレイと暫定極低温推進段階 (ICPS) の助けを借りて地球の軌道を離れた後、オリオンは、キューブサットとして知られる多数の小型衛星を配備して月に向かいます。
月との間の 3 週間の旅と衛星の周りの軌道上での 6 週間の後、オリオンは 2022 年に地球に戻り、合計で約 130 万マイルの旅を完了します。
2021 年に月に照準を合わせた宇宙機関は NASA だけではありません。インド宇宙研究機関 (ISRO) は、2021 年のある時点で月着陸船チャンドラヤーン 3 を打ち上げる予定です。 Chandrayaan-2 が通信障害により月面軟着陸に失敗した後。
Chandrayaan-3 は、着陸船とローバー モジュールを含むこのミッションの繰り返しになりますが、オービターはありません。代わりに、親モジュールの不運な墜落着陸機にもかかわらず、まだ正常に機能している前任者のオービターに依存します。 Chandrayaan-3 が成功すれば、インドの ISRO は史上 4 番目に月面への軟着陸を成功させた宇宙機関になります。
バック ブラスト:LHC が再び起動
世界最大で最も強力な粒子加速器である大型ハドロン衝突型加速器 (LHC) は 2018 年に運用を停止しましたが、今年は高光度のアップグレードを経て、再び粒子の衝突を開始します。
2008 年から 2013 年にかけての最初の衝突で、物理学者はヒッグス ボソンの発見に成功し、素粒子物理学の標準モデルを完成させました。衝突の数が大幅に増加し、新しい現象を発見する可能性が高まるため、研究者は標準モデルを超えた物理学の手がかりを探すようになります.
LHC の機能は、粒子を加速し、フランスとスイスの国境の下 17 マイルに及ぶ円形のチャンバー全体に配置された強力な磁石で誘導することです。これらの粒子が衝突すると、「娘」粒子のシャワーが生成されます。これらの粒子は、高エネルギー レベルでのみ存在できます。
これらの娘粒子は非常に急速に (数分の 1 秒以内に) 崩壊するため、それらを発見することは研究者にとって大きな課題となります。
粒子加速器に関して使用される光度は、マシンが加速して衝突できる粒子の数を指します。より多くの衝突は、より多くの娘粒子が作成されることを意味し、これまでに見たことのない風変わりで珍しい粒子や現象を発見する可能性が高くなります。したがって、光度が高いということは、より多くの粒子とより多くの衝突を意味します。
これらのアップグレードを文脈で説明すると、2017 年中に LHC は約 300 万個のヒッグス ボソン粒子を生成しました。高光度 LHC (HL-LHC) が運用を開始すると、cern の研究者は、年間約 1,500 万個のヒッグス粒子が生成されると見積もっています。
残念ながら、これらの高光度アップグレードの後に 3 回目の実行を開始したにもかかわらず、LHC が HL-LHC になる前に、まだやるべきことがあります。
CERN チームがロング シャットダウン 2 (LS2) と呼んでいる、完了に近づいているシャットダウンは、LHC の光度を高めるために必要な長時間の運用の一部にすぎません。このプロジェクトは 2011 年に開始され、少なくとも 2027 年までは実現しないと予想されます。
これは、人類の最も大胆な科学実験の 3 回目の実行で、その宇宙を支配する物理学に関する驚くべき事実を明らかにするデータが収集されないという意味ではありません。そして、その収集プロセスは 2021 年に開始されます。
