Атака срещу астероид, телепортиране на информация през изкуствена червеева дупка, експерименти за постигане скоростта на светлината и измерване масата на бозон, което поставя под съмнение Стандартния модел – такива бяха най-смелите физични експерименти през отиващата си 2022 година.
През септември космическа сонда по специално изчислена траектория нарочно се блъсна в астероида Dimorph с диаметър около 160 метра, който се намираше на разстояние 11 милиона километра от Земята. Това стана в рамките на мисията DART на НАСА на сума 314 милиона долара, която имаше за цел да оцени една от възможните планетарни защити срещу падането на метеори и метеорити на Земята. Мисията DART показа, че този подход е удачен: ако сравнително неголяма космическа сонда бъде изстреляна по предварително и по точно изчислени траектория и скорост, то астероидът може да се отклони по такъв начин, че да не удари Земята.
Астрономите пресметнаха с колко се е променило времето на обикалянето на Dimorph около родителския астероид Didim. Преди сблъсъка му трябваха 11 часа и 55 минути, за да направи това, а след това орбиталното време е намаляло до 11 часа и 23 минути. Тоест, ударът на сондата е намалил орбиталното време с около 32 минути. Целта на мисията бе намалението да бъде над 73 секунди, а мисията я надхвърли с над 25 пъти. Това е първият подобен прецедент в историята на човечеството.
През пролетта на изтичащата година физиците проведоха нов експеримент за ускоряване на електрон до скоростта на светлината, за да могат да регистрират ефекта на Унру (Unruh effect), пише Life Science. Това е хипотетичен феномен, при който частица, движеща се с толкова голяма скорост, трябва да даде достатъчно енергия на околния вакуум, за да се създаде поток от виртуални частици, които да я обгърнат в квантово излъчване. Тясната връзка на ефекта на Урну с ефекта на Хокинг бе допълнителният стимул за изследване на тази област от теорията на квантовата гравитация.
Но провеждането на подобен експеримент изисква колосална енергия, която многократно превъзхожда възможностите на съществуващите към днешен ден ускорители. Това бе причината физиците да предложат нов метод за моделиране на ефекта Урну: да се въздейства с мощен микровълнов лъч на обгърнатия с вакуум електрон и по този начин частицата от физична гледна точка става невидима, понеже светлината не може да взаимодейства с нея. Това засега е само теория с изграден сложен компютърен модел, който извърши необходимите изчисления. Тази теория ще бъде проверена на практика през следващите два-три месеца, за когато е планиран този наистина интересен физичен експеримент.
В края на годината физиците изненадаха всички с още един експеримент. Използвайки квантовия компютър Sycamore 2 на Google, те симулираха червеева дупка и телепортираха информация през нея. В случая двупосочното разкъсване в тъканта на пространство-времето не е създадено от гравитацията, а от квантово заплитане. Учените заплетоха две опростени SYK системи (моделите на Sachdev-Ye-Kitaev, които имитират ефектите на квантовата гравитация) и след това изпратиха квантов бит информация в една от тях. На изхода на втората система се появи информация. Експериментът доведе до създаването на изцяло нова система, която може да се използва за тестване взаимодействията на квантовата механика и гравитацията.
През януари тази година физиците от Големия адронен колайдър реконструираха Вселената на възраст една стомилиардна част от секундата след Големия взрив. За да направят това, те сблъскаха оловни йони и получиха кварк-глуонна плазма – плътен куп от елементарни частици, който съдържа основните компоненти за създаването на Вселената. От тази „първична супа“, освен един трилион други частици, възникнаха изключително краткотрайните х-частици. Сега, когато учените знаят тяхната сигнатура, могат да започнат да търсят, разглеждат и анализират тяхната структура.
Разбира се, да не забравим, че тази година физиците отново се опитаха да проверят доколко е удачен сегашният физичен модел на реалността. Ускорителят на елементарни частици в Лаборатория Ферми измери масата на W-бозона, който е фундаментална частица и носител на слабото взаимодействие. Те откриха, че тази маса е по-голяма от прогнозираната от Стандартния модел. Резултатите от този експеримент още не са потвърдени, но ако данните се окажат коректни, ще се наложи цялостно преразглеждане на законите, описващи Вселената.
А през лятото на тази година физиците създадоха първия в света атомен лазер. Атомният лазер се базира на така нареченият Бозе-Айнщайн кондензат (BEC). В природата елементарните частици са разделени на два вида: фермиони и бозони. Фермионите са градивните елементи на веществата, от които сме съставени и ние. Бозоните са напълно различни и те например, могат да преминават един през друг. Към групата на бозоните са включени и фотоните. От друга страна, атомите могат да се държат и като бозони.
Да напомним, че лазерите създават кохерентни светлинни вълни, които са в перфектен синхрон в самия лазерен лъч. В същото време квантовата механика твърди, че частиците от рода на атомите също трябва да се разглеждат като вълни. Това означава, че е възможно да се създаде „атомен лазер„, излъчващ кохерентни вълни от материя.
Именно това бе осъществено от екип физици от Амстердам, които успяха да генерират стабилен кохерентен атомен лъч, който не може да бъде наречен лазерен, понеже не се състои от фотони.