據(jù)塔斯社莫斯科2021年12月26日?qǐng)?bào)道，2022年，俄羅斯和外國科學(xué)家將向火星和月球派出數(shù)個(gè)任務(wù)、制造新的量子計(jì)算機(jī)、獲得最清晰的深空照片、研究探測器與彗星相撞的后果并重新探尋引力波、暗物質(zhì)以及“新物理學(xué)”。

塔斯社科學(xué)編輯部向您詳細(xì)介紹，在2022年，科學(xué)將迎來什么。

星球登陸

報(bào)道稱，無論對(duì)俄羅斯、還是對(duì)其他航天大國而言，從探索太空的角度出發(fā)，2022年都將是尤其引人注目的一年。俄羅斯2022年將啟動(dòng)兩個(gè)科學(xué)探測任務(wù)，即“月球二十五號(hào)”探測器和俄歐“火星太空生物學(xué)”計(jì)劃的后半部分。

據(jù)報(bào)道，第一個(gè)任務(wù)由著陸模塊完成，探測器2022年7月從東方發(fā)射場進(jìn)入太空，隨后在月球南極附近的博古斯拉夫斯基隕石坑著陸。“月球二十五號(hào)”將搭載9臺(tái)科學(xué)儀器，這得以令俄科學(xué)家首次細(xì)致研究月球最古老的巖石。

作為“火星太空生物學(xué)”計(jì)劃的后半部分，俄羅斯“哥薩克”號(hào)登陸器和歐洲“羅莎琳德·富蘭克林”號(hào)火星車2022年9月將進(jìn)入太空，旨在探尋火星生命痕跡并評(píng)估火星宜居性。此次發(fā)射原定于2020年7月舉行，但因疫情影響和對(duì)任務(wù)缺乏十足把握而推遲。

2022年還有其他星球探測任務(wù)。2022年12月，美國的“極地資源冰礦實(shí)驗(yàn)”(PRIME-1)探測器將登陸月球。這輛月球車將首次嘗試在另一個(gè)星球表面開采和利用資源。此外，印度“月船三號(hào)”探測器和日本“SLIM”探測器將前往地球的衛(wèi)星，后者將利用圖像識(shí)別系統(tǒng)登陸月球。

深空探測

報(bào)道指出，太空科學(xué)界另外兩個(gè)備受期待的事件與美國用于深空探測的雙小行星重定向測試(DART)和詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡有關(guān)。DART是航天器，2021年11月底發(fā)射。

美國國家航空航天局(NASA)預(yù)計(jì)，2022年9月或10月，DART將撞擊“雙胞胎”小行星并嘗試改變其運(yùn)行方向。意大利LICIACube微型衛(wèi)星會(huì)在撞擊前幾天從DART中分離出來，天文學(xué)家計(jì)劃借助該微型衛(wèi)星監(jiān)測這起“太空事故”和撞擊后果。

據(jù)報(bào)道，詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡則是NASA近幾十年來最昂貴和最受期待的項(xiàng)目。在美國國會(huì)多次阻撓并企圖“關(guān)閉”該項(xiàng)目后，這個(gè)NASA的“偉大天文臺(tái)”在圣誕節(jié)進(jìn)入了近地軌道上的太陽與地球引力平衡點(diǎn)。

2022年頭幾個(gè)月，在對(duì)巨型鏡面的所有檢查和調(diào)整完畢后，詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡將成為人類使用的最強(qiáng)大的紅外望遠(yuǎn)鏡。NASA專家希望，詹姆斯·韋布望遠(yuǎn)鏡將能夠直接拍下第一張?zhí)栂低庑行堑恼掌⑴c探尋太陽系邊緣的神秘“行星X”。

量子計(jì)算

報(bào)道稱，和宇宙最小粒子有關(guān)的科學(xué)成就同樣引人注目。2022年，莫斯科國立大學(xué)的物理學(xué)家計(jì)劃完成俄羅斯首臺(tái)量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)。該計(jì)算機(jī)將使用30多個(gè)量子比特(最基本的計(jì)算單元)。

據(jù)報(bào)道，這臺(tái)量子計(jì)算機(jī)由數(shù)個(gè)能容納幾十到幾百個(gè)單個(gè)中性原子的光學(xué)捕捉器組成。這些粒子被冷卻至超低溫并轉(zhuǎn)化為一種狀態(tài)，即其中的一個(gè)電子強(qiáng)有力地遠(yuǎn)離原子核。這可簡化對(duì)這種量子物質(zhì)的操控，并使用它們進(jìn)行量子計(jì)算。

這臺(tái)量子計(jì)算機(jī)的主要部分2021年已制造并測試完畢，不過俄國家原子能公司量子技術(shù)項(xiàng)目辦公室主任魯斯蘭·尤努索夫指出，莫斯科國立大學(xué)的物理學(xué)家尚未做好操縱單個(gè)量子比特的操作系統(tǒng)。他表示，操作系統(tǒng)的研發(fā)工作將在近幾個(gè)月完成。

此外，2022年初，基于4個(gè)庫比特的俄羅斯首臺(tái)量子計(jì)算機(jī)將對(duì)外開放“云”訪問。尤努索夫表示，所有科學(xué)家、企業(yè)代表和IT專家均可使用這臺(tái)計(jì)算機(jī)測試自己的算法。

新物理學(xué)

報(bào)道指出，多個(gè)與研究自然基本力有關(guān)的最大型科學(xué)裝置重新啟動(dòng)和投入使用，將是2022年物理學(xué)界最受期待的事件之一。大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)2022年2月將恢復(fù)運(yùn)行，該對(duì)撞機(jī)2018年底關(guān)閉，以便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行第二次重大升級(jí)。

在升級(jí)過程中，俄羅斯和外國參與者在對(duì)撞機(jī)環(huán)中安裝大量新的粒子探測器及其他儀器。物理學(xué)家希望，這將顯著增加粒子碰撞的頻率和能量，從而加快這種小概率事件的數(shù)據(jù)收集速度。這對(duì)于繼續(xù)在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)底夸克探測器(LHCb)上探尋“新物理學(xué)”的蹤跡至關(guān)重要，俄羅斯和外國物理學(xué)家2020年3月報(bào)告了有所發(fā)現(xiàn)的可能性。

俄羅斯的基于超導(dǎo)重離子加速器的離子對(duì)撞機(jī)裝置(NICA)2022年將參與研究這些宇宙奧秘，該對(duì)撞機(jī)的建造工作目前處于收尾階段。它是重離子加速器。重離子的碰撞將令科學(xué)家得以研究在宇宙大爆炸后的一瞬間宇宙中的原始物質(zhì)是如何形成的。

科學(xué)家預(yù)期，2022年3月，NICA的對(duì)撞機(jī)環(huán)中將出現(xiàn)第一次粒子試碰撞。NICA科學(xué)合作的參與者預(yù)計(jì)，倘若實(shí)驗(yàn)成功，他們將在2023年初真正著手在這臺(tái)加速器上收集科學(xué)數(shù)據(jù)。

引力波項(xiàng)目

報(bào)道稱，2022年，激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)將重新開始工作，這同樣是非常重要的科學(xué)項(xiàng)目，旨在研究宇宙的形成和演化過程。2020年3月，LIGO停止工作，此前新冠疫情開始在美國蔓延，隨后項(xiàng)目參與者啟動(dòng)了該天文臺(tái)各組件的又一次更新周期。

科學(xué)家原計(jì)劃于2021年底重啟LIGO。2021年7月，由于新一輪疫情導(dǎo)致更新推遲，天文臺(tái)的重啟再推后一年?？茖W(xué)家預(yù)期，對(duì)LIGO輻射源、探測器、反射鏡及其他組件的改進(jìn)，將使物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)引力波(雙中子星合并產(chǎn)生的)的觀測距離增加數(shù)倍。

此外，物理學(xué)家2022年或在探尋暗物質(zhì)方面取得重大進(jìn)展。直到不久前，科學(xué)家還在努力尋找另一種暗物質(zhì)粒子，即“弱相互作用大質(zhì)量粒子”。然而，越來越多的失敗迫使物理學(xué)家研究這種神秘物質(zhì)的其他幾種形式。

例如，科學(xué)家近年來開始積極尋找所謂的軸子存在的跡象。軸子是一種假設(shè)的超輕暗物質(zhì)，在質(zhì)量和其他一些性質(zhì)上類似于中微子粒子。兩年前，在意大利格蘭薩索地下實(shí)驗(yàn)室中建造的XENON-1T探測器上發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)暗示軸子存在的跡象。而2021年2月，中國的PandaX-II實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這些觀測結(jié)果。

歐洲科學(xué)家最近推出改進(jìn)版XENON-nT，由于探測器中的超純液態(tài)氙氣質(zhì)量增加一倍，其靈敏度大幅提高。該探測器、美國LUX-ZEPLIN和中國PandaX-4T探測器2022年所收集的數(shù)據(jù)，或證實(shí)或推翻先前的關(guān)于軸子存在的證據(jù)。

此外，俄物理學(xué)家參與研發(fā)的“黑暗面-20k”探測器2022年也將在格蘭薩索開工建造。它是一個(gè)50噸重的桶，內(nèi)含超純液態(tài)氬氣，表面覆蓋大量光電倍增管?？茖W(xué)家希望，觀測這一結(jié)構(gòu)內(nèi)部碰撞產(chǎn)生的光電釋放，將使他們能夠捕捉到太陽內(nèi)部產(chǎn)生的軸子和暗物質(zhì)重粒子的痕跡，如果它們確實(shí)存在。

關(guān)鍵詞： 科學(xué) 暗物質(zhì) 新物理學(xué) 引力波項(xiàng)目