Domanda:
Quali sono gli esperimenti di fisica della prossima generazione?
lemon
2016-04-18 19:24:08 UTC
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LHC e LIGO sono due recenti esempi di esperimenti estremamente ambiziosi di fisica fondamentale, che hanno impiegato decenni per svilupparsi entrambi.

Quali sono i prossimi importanti esperimenti attualmente in fase di pianificazione e sviluppo?Cosa misureranno?Che impatto dovrebbero avere?E quando dovrebbero essere pubblicati?

Un esempio:

  • eLISA con scadenza 2034

    Sviluppato dall'ESA, eLISA sarà il primo rilevatore di onde gravitazionali spaziale dedicato.Composto da tre sonde che coprono milioni di chilometri, fornirà una finestra estremamente più precisa sulle onde gravitazionali.

    Possibili sorgenti di segnale: le solite cose GW, la fase iniziale del big bang e persino oggetti speculativi come le stringhe cosmiche.

Suggerisco, a un certo punto, di raccogliere tutte le risposte in un unico post della community.

Nove risposte:
Johannes
2016-04-18 20:23:29 UTC
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Gran parte della "grande scienza in fase di sviluppo" è diretta all'astrofisica e alla cosmologia.Lo Square Kilometre Array (SKA) e l'European Extremely Large Telescope (E-ELT) sono le due strutture di punta per l'astronomia terrestre del futuro.Entrambi dovrebbero essere operativi negli anni venti di questo secolo.

SKA - artist impression (source: Wikipedia)

SKA - impressione dell'artista (fonte: Wikipedia).Con un'area di raccolta di circa 1 km ^ 2 farà impallidire tutti gli altri radiotelescopi.

E-ELT - artist impression with VLT and Colosseum added for scale (source: Wikipedia)

E-ELT - impressione dell'artista con VLT e Colosseo aggiunti per la scala (fonte: Wikipedia)

Mi vengono in mente anche TMT, LSST, GAIA, JWST.E in un futuro più lontano, qualcosa in grado di misurare lo spettro di potenza HI con un redshift davvero elevato (dal lato più lontano della Luna?).
Oltre ai sondaggi nella risposta e quelli sopra menzionati, anche [Euclid] (http://www.euclid-ec.org/) merita una menzione.È la grande missione satellitare cosmologica dell'ESA che verrà lanciata tra 5 anni.Mapperà miliardi di sorgenti astrofisiche nel cielo e, si spera, questo farà luce in più sull'accelerazione dell'Universo e fornirà test di precisione della Relatività Generale su larga scala (tra le altre cose).
AccidentalFourierTransform
2016-04-18 21:20:47 UTC
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Sono davvero entusiasta dei risultati di Fermilab e J-PARC sulla misurazione di $ (g-2) _ \ mu $, ovvero il momento magnetico anomalo del muone. Il valore corrente di $ g-2 $ è

\ begin {align} a_ \ mu ^ \ mathrm {exp} & = 0,001 \; 165 \; 920 \; 91 (63) \\ a_ \ mu ^ \ mathrm {SM} & = 0,001 \; 165 \; 917 \; 64 (52) \ end {align} dove $ \ mathrm {SM} $ è la previsione completa del Modello Standard e l'incertezza $ (52) $ è per lo più solo adronica. C'è una deviazione di $ 4 \ sigma $ tra teoria ed esperimento, che porta a tre possibili spiegazioni:

  • Il risultato sperimentale è sbagliato: gli errori sono sottostimati o ci sono errori sistematici non rilevati nella misurazione.

  • Il calcolo teorico è sbagliato: ci sono molte ricerche sul contributo adronico perché è molto difficile stimare dai principi primi. C'è una possibilità (IMHO, alta) che il contributo adronico sia calcolato male.

  • Oltre la fisica del modello standard: ci sono particelle sconosciute che contribuiscono a $ a_ \ mu $ (ad esempio, particelle supersimmetriche).

Ci sono molti esperimenti pianificati per vincolare la seconda possibilità $ ^ 1 $, e Fermilab e J-PARC intendono escludere la prima, in modo da essere certi che il terzo caso sia quello giusto. Pertanto, dopo Fermilab e J-PARC avremo probabilmente la prima prova quantitativa della fisica BSM !

Fermilab dovrebbe funzionare dal 2017 al 2018 e presenterà i risultati subito dopo. Per quanto ne so, non esiste una data annunciata per J-PARC, ma dovrebbe iniziare alla fine degli anni 2010.

Per ulteriori informazioni, vedere http://arxiv.org/abs/1512.00928

$$ $$ $$ $$

L'anello muonico Fermilab:

enter image description here


$ ^ 1 $ e spero che presto ci saranno calcoli reticolari definitivi che risolveranno l'incertezza.

che cos'è la fisica bym?
@CramerTV perché la previsione del Modello Standard non concorda del tutto con il valore sperimentale, quindi ** deve ** esserci qualcos'altro che non è ancora incluso nell'SM: abbiamo bisogno di più particelle!questo è divertente, vero?:-)
Cosa significa BYM?
@CramerTV oh scusa, ti ho frainteso.Intendevo BSM: oltre il modello standard, cioè un'estensione dell'SM.BYM era un errore di battitura ...
Non è davvero 4sigma, vero?
La combinazione PDG 2015 di previsioni e misurazioni si traduce in un 3.0 sigma quotato.
@innisfree il valore PDG è un po 'obsoleto.Recensioni più recenti citano deviazioni intorno a $ 3.5 \ sigma $, ma il valore varia da 3 a 4 a seconda di come valutano gli integrali o che tipo di dati sperimentali usano.Il valore $ 4 \ sigma $ che ho scritto è quello dato da F. Jegerlehner [qui] (http://arxiv.org/pdf/1511.04473.pdf), che è una delle valutazioni più recenti di $ g-2 $ (ci sono articoli più recenti, ma fanno tutti riferimento a vecchi calcoli).
Matt
2016-04-18 22:32:28 UTC
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La Gaia Spacecraft è un altro esperimento di fisica tanto atteso.Ideato per la prima volta all'inizio degli anni '90, è operativo dal 2013.

Lo scopo di questo ambizioso esperimento è creare una mappa 3D della posizione e della velocità fino all'1% di tutti gli oggetti nella Via Lattea.Questo dovrebbe consentirci di perfezionare i nostri modelli sulle dinamiche galattiche e permetterci di indagare sui problemi in essi contenuti, ovvero la fastidiosa Materia Oscura.

Altri obiettivi elencati nella pagina wiki includono inferire la struttura dello spaziotempo attraverso il rilevamento di percorsi fotonici flettenti e identificare / classificare oggetti astronomici inclusi i quasar.

Abbiamo visto alcuni dati iniziali lo scorso anno e molto di più è previsto entro la fine dell'anno!Di seguito è riportata la mappa della densità delle stelle rilasciata nel 2015:

5 megabit al secondo per 8 ore al giorno per cinque anni.A meno che non esistano scienziati alieni, Gaia è la meraviglia di questa galassia.
Posizione E velocità?È ambizioso.
anna v
2016-04-18 22:12:15 UTC
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Ci sono piani per un collisore lineare di elettroni positroni, per studiare la nuova fisica che sta apparendo all'LHC, due sono in fase di progettazione.

L'International Linear Collider (ILC) è un acceleratore lineare di particelle proposto. 1 Si prevede inizialmente di avere un'energia di collisione di 500 GeV, con la possibilità di un aggiornamento successivo a 1000 GeV (1 TeV). Il paese ospitante dell'acceleratore non è stato ancora scelto e le località proposte sono il Giappone, l'Europa (CERN) e gli USA (Fermilab). Il Giappone è considerato il candidato più probabile, poiché il governo giapponese è disposto a contribuire alla metà dei costi, secondo il coordinatore dello studio per i rivelatori presso l'ILC. A giugno 2013 la costruzione potrebbe iniziare nel 2015 o nel 2016 e non sarà completata prima del 2026.

Sono in corso anche studi per un progetto alternativo denominato Compact Linear Collider (CLIC), che funzionerebbe a energie più elevate (fino a 3 TeV) in una macchina di lunghezza paragonabile all'ILC.

Count Iblis
2016-04-19 00:04:26 UTC
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Telescopio europeo estremamente grande

L'European Extremely Large Telescope (E-ELT) è un osservatorio astronomico e il più grande telescopio ottico / vicino infrarosso estremamente grande del mondo attualmente in costruzione.Parte dell'European Southern Observatory (ESO), si trova in cima al Cerro Armazones nel deserto di Atacama, nel nord del Cile.Il progetto comprende un telescopio riflettente con uno specchio primario segmentato di 39,3 metri di diametro e uno specchio secondario di 4,2 metri di diametro, e sarà supportato da ottiche adattive, sei unità stellari guida laser e molteplici strumenti scientifici di grandi dimensioni. [8]L'osservatorio mira a raccogliere 13 volte più luce rispetto ai più grandi telescopi ottici esistenti oggi, essere in grado di correggere le distorsioni atmosferiche e fornire immagini 16 volte più nitide di quelle del telescopio spaziale Hubble. [9]

Peccato che l'Overwhelmingly Large Telescope con una parabola da 100 m sia stato cancellato :(
l '"Overwhelmingly Large Telescope" è sicuramente il nome migliore nella grande scienza, l'ho adorato :)
Martin Schröder
2016-04-20 02:59:58 UTC
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James Webb Space Telescope

Il James Webb Space Telescope (JWST), precedentemente noto come Next Generation Space Telescope (NGST), è un osservatorio spaziale di punta in costruzione e il lancio è previsto per ottobre 2018. Il JWST offrirà una risoluzione e una sensibilità senza precedenti da molto tempo. -lunghezza d'onda (arancione-rosso) luce visibile, dal vicino infrarosso al medio infrarosso (da 0,6 a 27 micrometri), ed è uno strumento successore del telescopio spaziale Hubble e del telescopio spaziale Spitzer. Mentre Hubble ha uno specchio di 2,4 metri (7,9 piedi), il JWST dispone di uno specchio primario più grande e segmentato di 6,5 metri (21 piedi) di diametro e sarà situato vicino al punto L2 Terra-Sole. Un grande schermo solare manterrà il suo specchio e quattro strumenti scientifici al di sotto dei 50 K (−220 ° C; −370 ° F).

E quando parliamo di programmi spaziali, qualsiasi successore dell ' ISS sarà probabilmente il progetto di costruzione scientifica più costoso del prossimo decennio.

Martin Schröder
2016-04-20 03:06:00 UTC
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Facility for Antiproton and Ion Research

La Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR) è una struttura acceleratrice internazionale in costruzione che utilizzerà antiprotoni e ioni per eseguire ricerche nei campi di: fisica nucleare, adroni e delle particelle, fisica atomica e antimateria, alta densitàfisica del plasma e applicazioni nella fisica della materia condensata, nella biologia e nelle scienze biomediche.Si trova a Darmstadt in Germania e si prevede che fornirà travi agli esperimenti dal 2018 in poi.

Martin Schröder
2016-04-20 03:03:35 UTC
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Laser europeo a elettroni senza raggi X

L'European X-Ray Free-Electron Laser (European XFEL) è una struttura laser di ricerca a raggi X attualmente in costruzione e dal 2015 dovrebbe iniziare le operazioni utente nel 2017. Il progetto internazionale con 11 paesi partecipanti (Danimarca,Francia, Germania, Ungheria, Italia, Polonia, Russia, Slovacchia, Spagna, Svezia e Svizzera) si trova negli stati federali tedeschi di Amburgo e Schleswig-Holstein.Un laser a elettroni liberi genera radiazioni elettromagnetiche ad alta intensità accelerando gli elettroni a velocità relativistiche e dirigendoli attraverso speciali strutture magnetiche.L'European XFEL è costruito in modo tale che gli elettroni producano raggi X in sincronizzazione, risultando in impulsi di raggi X ad alta intensità con le proprietà della luce laser e con intensità molto più luminose di quelle prodotte dalle sorgenti di luce di sincrotrone convenzionali.

Steven Mathey
2016-04-21 03:00:48 UTC
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Non è fondamentale come gli altri progetti citati, ma sono entusiasta di ITER.Se tutto procede secondo i programmi, ITER dovrebbe essere il primo reattore a fusione a produrre più energia di quanta ne consuma nel 2030.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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