Eropa Menetapkan Prioritas untuk Berburu Partikel Kosmik


CXC , Univ. dari Wisconsin , Y.Bai. et al. Neutrino, materi gelap, dan sinar-X daftar keinginan fisikawan Eropa teratas untuk dekade berikutnya dalam upaya menangkap partikel berenergi tinggi dari luar angkasa. Prioritas ditetapkan dalam peta jalan untuk 2017–26, diposting secara online bulan lalu oleh sekelompok lembaga pendanaan dari empat belas negara Eropa, sebelum secara resmi diluncurkan pada bulan Januari.

CXC, Univ. dari Wisconsin, Y.Bai. et al.

Neutrino, materi gelap, dan sinar-X daftar keinginan fisikawan Eropa teratas untuk dekade berikutnya dalam upaya menangkap partikel berenergi tinggi dari luar angkasa. Prioritas ditetapkan dalam peta jalan untuk 2017–26, diposting secara online bulan lalu oleh sekelompok lembaga pendanaan dari empat belas negara Eropa, sebelum secara resmi diluncurkan pada bulan Januari.

Dua puluh tahun yang lalu, bidang fisika astropartikel nyaris tidak ada. Tetapi beberapa penemuan utama dalam fisika partikel — termasuk penelitian neutrino yang mendapatkan hadiah Nobel pada tahun 2002 dan 2015 — sekarang datang dari detektor yang berfokus pada ruang, daripada melalui tempat yang lebih konvensional dari penghancur atom. Ini adalah bidang yang mengikat skala fisika terbesar dan terkecil, kata Antonio Masiero, ahli fisika di Universitas Padua, Italia, dari perluasan Semesta ke jenis peluruhan nuklir eksotis: “Keindahan fisika astropartikel adalah bahwa ia tidak memiliki batas. "

Peta jalan tersebut adalah latihan kedua oleh Astroparticle Physics European Consortium (APPEC), yang bertujuan untuk mengoordinasikan rencana pendanaan untuk bidang yang tumbuh cepat ini. (CERN — laboratorium fisika Eropa di dekat Jenewa, Swiss — European Southern Observatory dan European Space Agency melakukan ini untuk masing-masing partikel-fisika, astronomi, dan fasilitas berbasis ruang angkasa). APPEC meminta masukan dari seluruh masyarakat, dan mengadakan buka 'pertemuan kota' di Paris pada April 2016 sebelum panel ahli, yang diketuai oleh Masiero, menyusun dokumen akhir.

Cita-cita infrastruktur

Strategi yang dihasilkan mencakup observatorium besar sampai ke percobaan meja. Pada skala yang lebih kecil, ini mendesak lembaga pendanaan untuk terbuka terhadap proposal inovatif. Tetapi ketika datang ke fasilitas terbesar, strateginya adalah menjadi “sadar sumber daya”, kata Masiero: berfokus hanya pada beberapa proyek dan hanya membutuhkan sedikit peningkatan dibandingkan tingkat pendanaan saat ini. Ini bukan "daftar Santa Claus", setuju Frank Linde, seorang ahli fisika partikel di Institut Nasional Belanda untuk Fisika Subatom di Amsterdam dan mantan ketua APPEC.

Di antara proyek-proyek besar yang didukung oleh APPEC adalah Cubic Kilometer Neutrino Telescope (KM3NeT), sebuah array ganda sensor cahaya laut dalam yang dibangun oleh kolaborasi terutama Belanda, Prancis dan Italia. Satu situs, di lepas pantai Toulon, Prancis, dirancang untuk mendeteksi neutrino berenergi rendah yang dihasilkan oleh sinar kosmik yang mengenai atmosfer, sedangkan yang lain, di ujung selatan Sisilia, Italia, akan bertujuan untuk menangkap tanda tangan dari yang tertinggi Neutrino yang kuat datang dari luar angkasa, setelah mereka melakukan perjalanan melalui Bumi. Para peneliti berharap untuk mengetahui dari mana partikel-partikel ini berasal.

Sejauh ini, KM3NeT telah menerima sepertiga dari sekitar € 150 juta (US $ 177 juta) dana yang diperlukan untuk membangun detektor ukuran penuh, kata juru bicara Mauro Taiuti, seorang ahli fisika di University of Genoa, Italia. Cap persetujuan APPEC dapat membantunya memenangkan sisanya.

Sepotong besar infrastruktur lainnya yang mendapat dukungan adalah Cherenkov Array Telescope, sebuah observatorium sinar-€ 300 juta yang akan dipisah antara Pulau La Palma Spanyol dan Paranal, di Gurun Atacama, Chili. Dua susunan teleskop optik akan mencari kilatan cahaya biru yang dihasilkan di atmosfer ketika foton berenergi tinggi bertabrakan dengan molekul udara, menciptakan riam partikel sekunder di langit.

Di bidang astronomi gelombang-gravitasi yang baru muncul, yang juga dibahas oleh APPEC, prioritas utama adalah Einstein Telescope (ET), interferometer triple generasi berikutnya yang akan memiliki sinar cahaya yang berjalan di sepanjang tiga lengan 10 kilometer dalam segitiga sama sisi, sebagai gantinya dari dua lengan tegak lurus yang digunakan detektor saat ini. Seperti interferometer Jepang KAGRA — sekarang sedang dibangun — ET yang diusulkan akan dibuat di bawah tanah, untuk melindunginya dari getaran mulai dari langkah kaki hingga daun yang jatuh, kata BS Sathyaprakash, seorang ahli fisika di Universitas Negeri Pennsylvania di University Park, yang membantu mendesainnya.

Tanda hubung materi gelap

APPEC juga ingin Eropa mengurangi upaya yang ada untuk melihat materi gelap, menyerukan peningkatan dramatis percobaan yang menggunakan tangki argon dan xenon cair, untuk mencari jejak tumbukan antara partikel misterius dan atom materi biasa ini. Detektor terbesar semacam itu sekarang mengandung lebih dari tiga ton gas mulia, tetapi menurut peta jalan, mereka harus sepuluh kali lebih besar.

Pencarian ini bertaruh pada teori bahwa materi gelap terdiri dari partikel-partikel masif yang berinteraksi lemah, atau WIMP. Beberapa fisikawan telah menyerukan lebih banyak investasi dalam pencarian 'alternatif' untuk materi gelap, misalnya, mencari partikel yang dikenal sebagai axion. Peta jalan adalah "dokumen vanila, jelas dihapus untuk tidak mengacak-acak bulu", kata Juan Collar, seorang ahli fisika di University of Chicago di Illinois. "Jika manajer program Eropa mengikuti roadmap ini ke surat, mereka akan mengubah bidang materi gelap menjadi sepi ide."

Tetapi Mario Livio, seorang astrofisikawan di Universitas Nevada di Las Vegas yang juga menyerukan untuk memperluas pencarian materi gelap, menentang bahwa upaya berkonsentrasi pada WIMPs akan memungkinkan Eropa "membangun pengalaman dan fasilitas yang ada". Secara keseluruhan, peta jalan itu "sangat masuk akal", tambahnya. "Program ini, jika dijalankan seperti yang dibayangkan, akan membahas beberapa pertanyaan paling menarik dalam fisika astropartikel."

Artikel ini direproduksi dengan izin dan pertama kali diterbitkan pada 16 November 2017.

Laporan Khusus: Bayi LucyTwisted Light Dapat Mengaktifkan Deteksi Lubang HitamMatematikawan ini Menemukan Cara Memecahkan Nol [T&J]Terlalu Besar untuk Gagal?  Masa Depan Yang Tidak Pasti dari The Green Bank TelescopeAkuifer Besar di Bawah Laut Bisa Memuaskan HausBahan Sabun Antibakteri Utama Harus DibeliTujuan Model Baru untuk Memprediksi Perubahan Iklim CepatSistem Penyaringan Air dalam Sedotan