Jika Anda kembali ke 30 tahun ke belakang, dunia akan sangat berbeda. Satu-satunya planet yang diketahui adalah planet tata surya. Kami tidak tahu apa itu energi gelap. Tidak ada teleskop luar angkasa. Gelombang gravitasi adalah teori yang belum terbukti. Kami belum menemukan semua quark dan lepton, tidak ada yang tahu apakah Higgs boson ada. Kami bahkan tidak tahu seberapa cepat alam semesta berkembang. Pada tahun 2018, satu generasi kemudian, kami secara signifikan memperdalam pengetahuan kami tentang masalah ini, dan juga membuat penemuan yang sama sekali tidak terduga. Apa berikutnya?
Apa yang para ilmuwan rencanakan selanjutnya?
Gugus galaksi besar Abell 2744 dan efek pelensaan gravitasinya dengan latar belakang galaksi, konsisten dengan teori relativitas umum Einstein, yang merentangkan dan memperbesar cahaya alam semesta yang jauh, memungkinkan kita untuk melihat objek terjauh.
Seluruh dunia harus bekerja untuk revolusi ini. Teleskop, observatorium, akselerator partikel, detektor neutrino, dan eksperimen gelombang gravitasi ditemukan di seluruh dunia, di ketujuh benua, dan bahkan di luar angkasa. IceCube di Kutub Selatan, Hubble, Herschel dan Kepler di luar angkasa, LIGO dan VIRGO mencari gelombang gravitasi, LHC dan CERN - semua penemuan ini dimungkinkan oleh karya ribuan ilmuwan, insinyur, mahasiswa, dan warga negara, tanpa lelah memecahkan rahasia Alam semesta. Dengan semua ini, penting untuk menyadari seberapa jauh kita telah berkembang: kita memahami alam semesta lebih baik daripada siapa pun dari generasi sebelumnya, dari Newton dan Einstein hingga Feynman. Mereka hanya bisa memimpikan ini. Apa berikutnya?
Setelah meningkatkan magnet LHC, energi peluncuran hampir dua kali lipat. Peningkatan di masa mendatang akan meningkatkan jumlah tabrakan per detik dan memungkinkan lebih banyak data diambil.
Fisika partikel
Video promosi:
Selama beberapa tahun terakhir, kami telah menemukan boson Higgs, masif neutrino, dan pemutusan simetri-T. LHC dan CERN sedang mengumpulkan data dengan energi tinggi. Sementara itu, IceCube dan Pierre Auger Observatory mengukur neutrino, termasuk neutrino energi tinggi dan kosmik, tidak seperti sebelumnya. Observatorium neutrino masa depan seperti IceCube Gen2 (dengan peningkatan sepuluh kali lipat volume tabrakan) dan ANTARES (detektor dengan sepuluh juta ton air laut) berarti bahwa kita akan melihat peningkatan sepuluh kali lipat dalam jumlah data yang diperoleh dalam eksperimen ini dan akhirnya melihat neutrino dari babi baru atau penggabungan bintang neutron.
IceCube Observatory, observatorium neutrino jenisnya yang pertama, dirancang untuk mengamati partikel berenergi tinggi yang sulit dipahami dari bawah es Antartika.
Jangan meremehkan pentingnya peningkatan untuk eksperimen yang sedang berlangsung. LHC, khususnya, mengumpulkan hanya 2% dari data yang seharusnya dikumpulkan selama masa pakainya. Sementara itu, dimungkinkan untuk membuat fasilitas eksperimental baru seperti International Linear Collider, generasi selanjutnya penumbuk proton, atau bahkan (jika teknologi muncul) penumbuk muon relativistik, yang akan memungkinkan kita mencapai batas baru dalam memahami fisika partikel fundamental. Waktu yang menakjubkan untuk hidup.
Pemandangan udara dari detektor gelombang gravitasi VIRGO yang terletak di dekat Pisa, Italia. VIRGO - Ini adalah interferometer laser Michelson raksasa dengan lengan 3 km, dilengkapi dengan dua detektor LIGO sepanjang 4 km.
Gelombang gravitasi
Setelah puluhan tahun mengerjakan banyak komponen, era astronomi gelombang gravitasi tidak hanya tiba, tetapi terus berlanjut dengan sukses. Saat ini, observatorium LIGO dan VIRGO telah menemukan total lima penggabungan lubang hitam dan satu penggabungan bintang neutron, dengan beberapa pembaruan yang menjanjikan untuk menjadi lebih sensitif. Ini berarti bahwa saat mereka bekerja, mereka akan dapat menangkap sinyal yang lebih halus dan jauh. Di tahun-tahun mendatang, detektor KAGRA dan LIGO akan beroperasi di India, membuka kemungkinan pengukuran gelombang gravitasi yang lebih akurat. Gelombang gravitasi supernova, kedipan pulsar, penggabungan bintang biner, dan bahkan penyerapan bintang neutron oleh lubang hitam mungkin juga ada di cakrawala.
LISA melalui sudut pandang seorang seniman.
Namun, tidak hanya LIGO yang mencari gelombang gravitasi! Di tahun 2030-an, LISA (Laser Interferometer Space Antenna) akan diluncurkan, yang akan memungkinkan kita menemukan gelombang gravitasi lubang hitam supermasif serta gelombang objek dengan frekuensi rendah. Tidak seperti LIGO, sinyal LISA akan memungkinkan kita untuk memprediksi kapan dan di mana akan terjadi penggabungan, sehingga teleskop optik kita siap untuk menangkap peristiwa besar tersebut. Pengukuran polarisasi latar belakang gelombang mikro kosmik akan menyoroti gelombang gravitasi sisa setelah inflasi, serta sinyal gelombang gravitasi lain yang telah terakumulasi selama miliaran tahun. Ini adalah bidang penelitian ilmiah yang sama sekali baru.
Medan Ultra Dalam Hubble, berisi 10.000 galaksi, beberapa di antaranya mengelompok dan kusut, adalah pemandangan terdalam dari Alam Semesta yang kita miliki, menunjukkan luasnya yang luar biasa dari struktur terdekat dengan yang cahayanya telah datang kepada kita selama lebih dari 13 miliar tahun. Dan ini baru permulaan.
Astronomi dan astrofisika
Darimana segala sesuatu yang baru dalam astronomi dimulai? Seolah misi berjalan kami tidak cukup spektakuler. Eksperimen darat, udara, dan luar angkasa terus diperbarui, dilengkapi dengan alat baru yang lebih kuat; kami meluncurkan misi baru ke luar angkasa. Misi yang baru-baru ini diluncurkan seperti Swift, NuSTAR, NICER, dan CREAM akan membuka jendela baru bagi kita untuk melakukan segalanya mulai dari sinar kosmik energik hingga perut bintang neutron. Instrumen HIRMES, yang akan berlayar dengan SOFIA tahun depan, akan menunjukkan kepada kita bagaimana cakram protobintang berubah menjadi bintang yang montok dan membengkak. TESS, yang akan diluncurkan akhir tahun ini, akan mencari planet seukuran Bumi yang berpotensi dihuni di dekat bintang paling terang dan terdekat di langit.
Pada tahun 2020, instrumen IXPE akan diluncurkan, yang memungkinkan kami mengukur sinar-X dan polarisasinya, memberi kami informasi baru tentang sinar-X kosmik dan objek terpadat dan paling masif (seperti lubang hitam supermasif) di alam semesta. Diluncurkan dalam balon udara panas jarak jauh di atas Kutub Utara, GUSTO akan memungkinkan kami mempelajari Bima Sakti dan medium antarbintang, memberi tahu kami tentang fase kehidupan bintang, dari lahir hingga mati. XARM dan ATHENA harus merevolusi astronomi sinar-X dengan memberi tahu kita tentang pembentukan struktur, aliran yang berasal dari pusat galaksi, dan di masa depan, bahkan menjelaskan materi gelap. Sementara itu, EUCLID akan memberi kita pengukuran alam semesta yang jauh dan memungkinkan kita melihat ribuan supernova.
Dan semua ini tanpa membicarakan misi besar NASA seperti James Webb Space Telescope, WFIRST atau empat kandidat misi utama NASA di tahun 2030. Tentukan dunia mana yang berpotensi dihuni yang memiliki atmosfer dan ukur isinya; menentukan bahan penyusun kehidupan yang ada di awan molekul dan menemukan galaksi terjauh; Menemukan bintang pertama yang tercipta dari gas Big Bang untuk mempelajari pembentukan dan pertumbuhannya - semua misi ini dapat membantu menjawab pertanyaan filosofis utama tentang dari mana alam semesta kita berasal dan mengapa itu seperti apa adanya.
Pada saat yang sama, teleskop besar sedang dibangun di atas tanah. Teleskop Survei Sinoptik Besar akan menggabungkan ambisi SDSS dan Pan-STARRS untuk membuat teleskop mereka 20 kali lebih kuat. The Square Kilometer Array menjanjikan para astronom radio untuk menemukan ribuan lubang hitam baru, dan bahkan mungkin sumber yang belum kita ketahui. Kami juga membangun teleskop kelas 30 meter seperti GMT dan ELT yang dapat mengumpulkan cahaya 100 kali lebih banyak dari Hubble. Rahasia alam semesta akan segera diungkapkan kepada kita.
Ini, tentu saja, hanyalah puncak dari gunung es. Setiap bidang ilmiah, setiap sub-bidang memiliki rangkaian eksperimen dan proposal yang menarik, dan bahkan daftar yang disajikan di sini jauh dari komprehensif, bahkan tidak termasuk misi ilmiah planet. Dan meskipun badan antariksa mengalami kesulitan pendanaan, ribuan dan ribuan orang mengerjakan misi ini - mereka merencanakan, merancang, membangun dan melaksanakannya, dan kemudian menganalisis hasilnya. Saat Anda mencari kebenaran mendasar tentang alam semesta, Anda mencoba menjawab pertanyaan-pertanyaan ini:
- Terbuat dari apakah alam semesta?
- Bagaimana semua di sekitar Anda menjadi seperti itu?
- Apakah ada kehidupan di alam semesta selain kita?
- Apa yang akan menjadi takdir akhir dari segalanya?
Seperti yang dikatakan Thomas Zarbukhen dari NASA tentang misi saat ini dan masa depan seperti Hubble, James Webb, WFIRST, dan lainnya: “Melalui misi utama ini, kami memahami mengapa kami menjelajahi alam semesta. Ini adalah sains dalam skala yang beradab. Jika kita tidak melakukan ini, kita tidak akan menjadi NASA."
Dan bukan hanya NASA, tetapi organisasi nasional dan internasional yang bekerja sama, memungkinkan kita untuk mencari jawaban atas pertanyaan yang bahkan tidak dapat kita tanyakan satu generasi yang lalu. Saat rahasia alam semesta terungkap, mereka menimbulkan pertanyaan yang lebih dalam dan lebih mendasar tentang asal-usul, komposisi, dan takdir kita. Ini adalah waktu terbaik untuk menemukan, karena alam semesta semakin terang.
Ilya Khel
