Fisiki o Partikela ma Lona Fesootaʻiga ma le Vateatea
E masani ona vaʻaia le fisiki o vaega ma le cosmology o ni vaega eseese se lua o le saienisi: o le tasi e suʻesuʻeina le natura i fua faʻatatau laiti, ae o le isi e faʻatatau i le fausaga ma le alualu i luma o le atulaulau i fua faʻatatau tetele. Peitaʻi, i le faʻatinoina, o nei vaega e lua e fesoʻotaʻi vavalalata. O lo tatou malamalama i amataga, mea o loʻo i totonu, ma le iʻuga o le atulaulau e fesoʻotaʻi vavalalata ma tulafono e pulea ai vaega autu. I se isi itu, o le cosmology e maua ai se "fale suʻesuʻe masani" - o malosiaga maualuluga tele, o mafiafia tetele, ma taimi uumi tele - e le mafai ona toe faia atoatoa i le Lalolagi. O lenei fegalegaleaiga ua mafua ai ona tulaʻi mai le vaega faʻapitoa e masani ona taʻua o le fisiki o le astroparticle poʻo le cosmology o vaega.
Mai le Mea Laʻititi Tele i le Mea Tele Tele
E suʻesuʻeina e le fisiki o vaega ni vaega faigofie e pei o quark, leptons (e aofia ai electrons ma neutrinos), ma malosiaga faavae e faʻatautaia a latou fegalegaleaiga. O le faʻavae autu e faʻamatalaina lelei ai mea tutupu subatomic o le Standard Model, lea e aofia ai aʻoaʻoga o le quantum field mo fegalegaleaiga electromagnetic, vaivai, ma malolosi. Peitaʻi, e le atoatoa le Standard Model: e le o faʻamatalaina atoatoa ai le kalave, e le o faʻamatalaina atoatoa ai le amataga o le neutrino mass, ma e le o maua ai se sui tauva faʻatalitonuina mo le dark matter.
O le Cosmology, aemaise lava le cosmology faʻaonaponei e faʻavae i luga o le relativism lautele ma mataʻituina o fetu, e suʻesuʻeina le faʻalauteleina o le atulaulau, lona fausaga tele (aniva ma faaputuga aniva), le cosmic microwave background radiation (CMB), ma lona talafaasolopito o le vevela. Pe a tatou toe suʻesuʻeina le talafaasolopito o le atulaulau i tua i le taimi ua mavae, tatou te iloa ai i ona taimi muamua, sa i ai i malosiaga maualuluga tele—o le vaega tonu lava lea o le fisiki o vaega laiti. O lona uiga ina ia malamalama i le cosmology i le amataga, tatou te manaʻomia le fisiki o vaega laiti; ma ina ia tofotofoina le fisiki o vaega laiti i malosiaga maualuluga, e mafai ona tatou "faitau" ona faʻailoga i le atulaulau.
O le Vateatea Anamua o se Fa'avavevave Tele
O nai sekone muamua talu ona maeʻa le Big Bang o loʻo faʻatusalia ai tulaga e sili atu nai lo le gafatia o mea faʻavavevave o loʻo iai nei. O le malosi, vevela, ma le mafiafia i lena taimi na mafai ai ona faia ni faiga o le a mulimuli ane faʻatulagaina ai le fausaga o le atulaulau. Mo se faʻataʻitaʻiga, i le amataga o le atulaulau, na faia ai ni vaega ma ni vaega e tetee i le vevela e tutusa. A o faʻalauteleina ma faʻamālūlūina le atulaulau, o nisi fegalegaleaiga na "faʻaʻaisa," ma tuʻua ai ni aofaʻiga e mafai ona vaʻaia o ni vaega patino. O lenei manatu e lagolagoina ai le tele o aʻoaʻoga e uiga i le amataga o le pogisa, e pei ona manatu o le tele o mea pogisa na faia e ala i ni faiga faʻaʻaisa poʻo le faʻaʻaisa i totonu i le amataga o le cosmology.
E le gata i lea, o le atulaulau muamua e saunia ai foi se faavae mo le malamalama i suiga o vaega i le fisiki o vaega. A pa'ū le vevela i tua atu o se tulaga patino, e mafai ona "malepelepe" ia symmetries autu. O se tasi o mea taua na tupu o le motusia lea o le electroweak symmetry e fesoʻotaʻi ma le Higgs mechanism. O lenei suiga e iai le gafatia e gaosia ai ni mea tutupu faʻale-komesa e pei o galu o le kalave muamua, pe faʻaaafia ai le auala e fausia ai le le paleni o le matter-antimatter.
Fa'ateleina o le Tau o le Vateatea ma Fesuia'iga o le Kuantum
O se tasi o manatu sili ona tāua i le vateatea faʻaonaponei o le faʻateleina o le tau o le vateatea: o se vaega o le faʻalauteleina vave tele i sekone muamua o le atulaulau. Ua fautuaina le faʻateleina o le tau e faʻamatala ai le mafuaʻaga e foliga mai ai e matua tutusa lava le atulaulau i ni fua tetele, le mafuaʻaga e toetoe lava a mafolafola ai le geometry o le vateatea, ma le mafuaʻaga e leai ai ni faʻaletonu o le topological, e pei o magnetic monopoles, lea e valoia e nisi o aʻoaʻoga.
O iinei e amata mai ai le fisiki o vaega. O le tele o faʻataʻitaʻiga faʻateleina o le tau e faʻalagolago i le i ai o se fanua scalar faʻapitoa (le inflaton), o lona malosi e pulea ai le atulaulau ma faʻamalosia ai lona faʻalauteleina faʻatele. O suiga o le kuantum i lenei fanua e "faʻaalia" i ni faʻalavelave o le mafiafia e avea ma fatu mo le fausiaina o aniva ma isi fausaga o le vateatea. Tatou te vaʻaia ni faʻailoga o nei suiga i aso nei o ni suiga laiti o le vevela i le CMB. I se isi faaupuga, o le fuaina o le CMB e maua ai se auala e le tuusaʻo e suʻesuʻe ai le fisiki o le malosi maualuga ma meatotino o fanua kuantum i le atulaulau muamua.
E ui o le faiga o le faʻateleina o le tau e manuia i le itu faʻapitoa, ae o le faasinomaga o le faʻateleina o le tau ma lona sootaga ma vaega ua iloa o loʻo tumau pea fesili e leʻi fesiligia. O nisi o tulaga e fesoʻotaʻi ai le faʻateleina o le tau i faʻaopoopoga o le Faʻataʻitaʻiga Faʻavae, supersymmetry, poʻo fanua mai aʻoaʻoga sili atu ona faʻavae.
Le Tutusa o Materi–Antimateri: Aiseā ua Tatou I Ai Ai?
O se tasi o mealilo sili ona tāua, o le mafuaʻaga lea ua pulea ai le atulaulau e meafaitino, nai lo o se faʻafefiloi paleni o meafaitino ma mea e leʻi iai ni meafaitino. I se faaupuga faigofie, afai na gaosia e le Big Bang le aofaʻi tutusa o meafaitino ma mea e leʻi iai ni meafaitino, semanū e faʻaumatia e le tasi le isi, ma na o le radiation e totoe. O le mea moni o loo iai pea fetu, paneta, ma tagata, o lona uiga o se faiga na faia ai ni meafaitino e tele naua (baryogenesis poʻo le leptogenesis).
O le fisiki o vaega e ofoina atu tulaga talafeagai mo lenei le tutusa, e taʻua o tulaga o Sakharov: le solia o le numera o le baryon, le solia o le tutusa o le C ma le CP, ma se tulaga o le pa'ū o le vevela. O nisi o faiga e solia ai le CP e iai i le Faʻataʻitaʻiga Masani, ae foliga mai e le lava e maua ai le le tutusa ua matauina. O le mea lea, o le cosmology muamua e maua ai se faʻailoga malosi o loʻo iai ni fisiki fou i tua atu o le Faʻataʻitaʻiga Masani. Mo se faʻataʻitaʻiga, o le leptogenesis e fautuaina ai o le le paleni i le vaega o lepton (e fesoʻotaʻi ma neutrinos) e mafai ona liua i le le tutusa o le baryon e ala i nisi o faiga eletise vaivai.
Mea Pogisa: Mai Vaega i le Fausaga o le Vateatea
O matauga o le feliuliua'i o aniva, le fa'ata'ita'iina o le kalave, ma le fausaga o le vateatea ua fa'aalia ai o le tele o mea i le atulaulau e "pogisa," e le fa'asalalauina pe mitiia ai fo'i se malamalama taua. O mea pogisa e tusa ma le kuata o le aofa'i o le malosi ma le mamafa o le vateatea, e sili atu nai lo mea masani. O le fesili tele: o le a le mea pogisa?
E tele talitonuga e fautua mai o le pogisa o le mea e aofia ai ni vaega fou. O vaega lauiloa e aofia ai le Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs), axions, sterile neutrinos, ma vaega pogisa o le vaega e fegalegaleai vaivai ma mea masani. E fesoasoani le cosmology e faʻatapulaʻaina meatotino o nei vaega i auala eseese: mai lo latou faatosinaga i le fausiaina o le fausaga, i le CMB, i le aofaʻi o elemene malamalama na fausia i le taimi o le Big Bang nucleosynthesis. I se faatusatusaga, o suʻega o le fisiki o vaega e suʻe ai le pogisa e ala i le iloa tuusaʻo (fetoʻai ma atomic nuclei), iloa lē tuusaʻo (pala poʻo oloa faʻaumatia), ma suʻesuʻega i accelerators e pei o le LHC.
O lenei mafutaga ua faʻaalia ai se fegalegaleaiga tulaga ese: o le cosmology e maua ai "faʻamaoniga" mo le i ai o mea pogisa, ae o le fisiki o vaega laiti e taumafai e faʻailoa ona vaega laiti.
Malosiaga Pogisa ma Tapula'a o Fa'ata'ita'iga Fa'ateorētika
I le faaopoopo atu i mea pogisa, o le atulaulau e pulea foi e le malosiaga pogisa—o se vaega lilo e mafua ai ona vave faalauteleina le atulaulau. I totonu o le faavae o le relativi lautele, o le malosiaga pogisa e masani ona faʻataʻitaʻiina o se tumau o le vateatea. Peitaʻi, o le taua matauina o le tumau o le vateatea e matua laʻititi lava pe a faʻatusatusa i le malosiaga o le gaogao na valoia e le teolo o le fanua kuantum, e mafua ai le faʻafitauli lauiloa o le tumau o le vateatea.
O lenei mataupu e taoto tonu lava i le fetaulaiga o le fisiki o vaega ma le vateatea: o le malosiaga o le vacuum o se manatu fa'akomunisi, ae o ona aafiaga e va'aia i le fa'agasologa o le vateatea. O fofo e ono mafai ona aofia ai suiga i le kalave, fanua fa'aolaola e pei o le quintessence, po'o isi manatu mai le a'oa'oga fa'avae. I le taimi nei, o le malosiaga pogisa o lo'o tumau pea o se mea lilo tele ma atonu e fa'ailoa mai ai o lo tatou malamalama i le vateatea, taimi, ma le quantum vacuum e le'i atoatoa.
Neutrinos o le Vateatea: Vaega Mama ma le Aafiaga Tele
O neutrinos, o ni vaega e matuā māmā ma e seasea ona fegalegaleai, e iai so latou sao taua i le cosmology. Latou te faʻaosofia le saoasaoa o le faʻalauteleina o le atulaulau muamua ma faʻaosofia le fausiaina o le fausaga e ala i lo latou aafiaga "free-streaming"—latou te gaoioi vave ma faʻalelei ni faʻaputuga o mea i ni fua faʻatatau patino. O le mea lea, o matauga o le CMB ma suʻesuʻega o aniva e mafai ona tuʻuina atu ai ni tapulaʻa i le aofaʻi atoa o le neutrino. O lenei mea e faʻaopoopoina ai faʻataʻitaʻiga i fale suʻesuʻe e fuaina ai le tele o neutrino e ala i le beta decay poʻo neutrino oscillations.
O le mea lea, o neutrinos ua avea ma faʻataʻitaʻiga manino o le auala e tuʻua ai e ni vaega e faigata ona iloa i totonu o le fale suʻesuʻe ni faʻailoga e mafai ona suʻesuʻeina i se fua faʻatatau o le vateatea.
Faaiuga: Pupuni e Lua, Mea Moni e Tasi
O le fisiki o vaega ma le kosmolosi e suʻesuʻeina le mea moni e tasi mai ni vaaiga se lua eseese. O le fisiki o vaega e faʻaalia ai "tulafono sili ona taua o le taʻaloga," ae o le kosmolosi e faʻaalia ai le auala e faʻatulaga ai e na tulafono le talafaasolopito o le atulaulau. A tatou tuʻufaʻatasia mea e lua, tatou te maua ai se malamalamaga sili atu ona atoatoa: o le atulaulau muamua o se faʻataʻitaʻiga maualuga-malosi, o mea pogisa o se faʻafitauli fou o vaega, o le faʻafefeteina o se mea e tupu i le fanua kuantum, ma le malosiaga pogisa o se luʻitau i aʻoaʻoga o le gaogao ma le kalave.
I le lumanai, o le alualu i luma i va'ai mamao, masini e iloa ai galu o le kalave, su'esu'ega tetele o aniva, ma fa'ata'ita'iga sili atu ona maaleale o vaega laiti o le a fa'amalosia ai lenei fesoota'iga. O fa'amaumauga fou ta'itasi mai le lagi ma le fale su'esu'e e iai le gafatia e tatala ai le isi mataupu i fesili tetele: o a tulafono sili ona taua o le natura, o fea na sau ai le atulaulau, ma o le a le mea o le a tupu i ai i le iuga?
