Kuradi Mänguasi. Põrkeseadme Uus Osake ähvardab Hävitada Kogu Füüsika - Alternatiivne Vaade

Sisukord:

Kuradi Mänguasi. Põrkeseadme Uus Osake ähvardab Hävitada Kogu Füüsika - Alternatiivne Vaade
Kuradi Mänguasi. Põrkeseadme Uus Osake ähvardab Hävitada Kogu Füüsika - Alternatiivne Vaade

Video: Kuradi Mänguasi. Põrkeseadme Uus Osake ähvardab Hävitada Kogu Füüsika - Alternatiivne Vaade

Video: Kuradi Mänguasi. Põrkeseadme Uus Osake ähvardab Hävitada Kogu Füüsika - Alternatiivne Vaade
Video: Hasbro Disney Printsess kuninglik loss 360 vaade 2024, Märts
Anonim

CMS-i koostöös töötavad teadlased teatasid tundmatu osakese tõenäolisest avastamisest, mis laguneb kuunideks kogumassiga 28 GeV. Praegu ei ennusta ükski teoreetiline mudel selle osakese olemasolu, kuid teadlased loodavad, et see anomaalia ei ole statistilise vea tulemus. Vaatluse eelprint on saadaval arXiv.org hoidlas. Me räägime teile üksikasjalikult uuringu kohta, mis võib osutuda nii läbimurdeliseks avastuseks kui ka järjekordseks tuupimiseks.

Hellik mähis

Kompaktne Muoni solenoid ehk CMS (Compact Muon Solenoid) on suurte osakeste detektor, mis asub suure hadronite põrkepiirkonnas (LHC). See 15-meetrise läbimõõduga ja 15 tuhande tonni kaaluva hiiglasliku seadme eesmärk on otsida uut füüsikat - tavamudelist kaugemat füüsikat. Kui tüüpmudel kirjeldab kõigi teadaolevate põhiosakeste omadusi (ja mõnda neist pole veel kinnitatud), siis uue füüsika raames proovivad hüpoteesid selgitada erinevaid nähtusi, mis teadlaste jaoks endiselt saladuseks jäävad.

Ühe hüpoteesi kohaselt - supersümmeetria - vastab iga teadaolev elementaarosake raskema massiga superpartnerile. Näiteks elektroni, milleks on fermioon, partneriks on selektroonboson ja glüooni (mis on boson) partneriks on glüinofermioon. Supersümmeetria kinnitamiseks vajalike tulemuste puudumine on aga viinud selleni, et üha enam teadlasi loobub sellest mudelist.

Image
Image

Prootoni-prootoni kokkupõrked leiavad aset detektoris. Iga prooton koosneb kolmest kvarkist, mida hoitakse koos glüooni väljaga. Suure kiirusega, mis on võrreldav valguse kiirusega, muutub gluoni väljast osakeste "supp" - gluoonid. Prootonite pealaelisel kokkupõrkel interakteeruvad üksteisega ainult mõned kvargid või gluoonid, ülejäänud osakesed lendavad takistusteta. Reaktsioonid toimuvad ja tekitavad palju lühiajalisi osakesi. Erinevad CMS-detektorid registreerivad nende lagunemissaadusi, sealhulgas koone. Kuud sarnanevad elektronidega, kuid 200 korda massiivsemad.

Väljaspool solenoidi asuvad detektorid võimaldavad teadlastel suure täpsusega jälgida müonide trajektoore ja teha kindlaks, mis täpselt põhjustas konkreetse osakese ilmumise. Kuulideks laguneva haruldase osakese tekitamise tõenäosuse suurendamiseks on vaja palju prooton-prootoni kokkupõrkeid. See genereerib astronoomilise hulga andmeid (umbes 40 terabaiti sekundis) ja selleks, et neis kiiresti midagi ebatavalist leida, kasutatakse spetsiaalset päästikusüsteemi, mis otsustab, millist teavet salvestada.

Reklaamvideo:

Kummitus sees

CMS-i koos detektoriga ATLAS, mis samuti asus LHC-s, kasutati standardmudeli järgi ennustatud Higgsi bosoni otsimiseks. See osake vastutab W- ja Z-bosoonide massi (nõrga interaktsiooni kandjad) ning footoni ja glüooni massipuuduse eest. 2012. aastal avastati Higgsi boson massiga 125 GeV. Teadlaste arvates võib aga väljaspool standardset mudelit olla ka teisi madalama massiga Higgsi bosoneid. Neid ennustavad kahekordne Higgsi mudel ja NMSSM (järgmisest minimaalseks supersümmeetriline standardmudel). Vaatamata kõigile katsetustele ei ole teadlased ikka veel suutnud neid hüpoteese tõestada ega ümber lükata.

CMS-i teadlased otsivad teisi kergeid eksootilisi osakesi. Nende hulka kuuluvad näiteks tumedad footonid - täiesti uue põhimõttelise interaktsiooni kandjad, mis meenutavad elektromagnetilisi ja mis on analoogsed tumeda aine footonitega. Veel üks hüpoteetiline osake on Z-bosoni tume analoog.

Image
Image

Füüsikud on teinud eksperimendi, et leida tõendeid kerge bosoni olemasolu kohta, mida eraldab kena kvark (b-kvark) ja mis laguneb müoniks ja anti-müoniks. Prooton-prootoni kokkupõrgete katse ajal massisüsteemi keskmes (süsteem, milles osakestel on võrdsed ja vastassuunas suunatavad momendid) võrdub 8 TeV, registreeriti mitmeid sündmusi, mis on tõenäoliselt seotud hüpoteetilise bosoniga.

Esimese tüüpi sündmused hõlmavad b-kvarkide reaktiivjoa ilmumist detektori keskele ja selle esiossa ning teine - kahe joa ilmumist keskele ja mitte ühe joa esiosa. Mõlemal juhul täheldati tekkivate kuulepaaride ülemäärast osa ja paaride mass, nagu näitas järgnev analüüs, jõudis 28 GeV-ni. Esimese tüübi sündmuste müonipaaride arvu erinevus taustväärtustest on 4,2 standardhälvet (sigma) ja teise laadi sündmuste korral 2,9 sigmat.

Füüsika surm

Osakeste füüsikas näitab viie sigma erinevus teatavat anomaalia olemasolu, mis ei oleks võinud tekkida juhuslikult. Kui aga erinevus on vahemikus 3-5 sigma, siis füüsikute sõnul näitab see ainult uue osakese olemasolu. Viimasel juhul on vaja tulemuse kinnitamiseks (või ümberlükkamiseks) hankida palju rohkem andmeid, et välistada andmetöötlus- ja tõlgendamisvead. Kui kõik on kinnitatud, siis võime öelda, et koonid tekivad Uue Füüsika osakese lagunemise tõttu.

See pole esimene kord, kui LHC-s täheldatakse nähtust, mis ei sobi standardmudeliga. Füüsikud teatasid 2016. aastal massiivsele lühikese elueaga osakesele vastava resonantsi olemasolu märkide avastamisest. See registreeriti 2015. aastal footonipaaride liigina kogumassiga 750 GeV, millesse see osake väidetavalt laguneb. Teisisõnu, see osake pidi olema kuus korda massilisem kui Higgsi boson. Hiljem kollideri ajal kogutud andmete analüüs seda tulemust ei kinnitanud.

Image
Image

Siiani pole füüsikud leidnud usaldusväärseid jälgi uue füüsika olemasolust. Siiski pole kahtlust, et see peaks eksisteerima, sest standardmudel ei suuda selgitada selliseid nähtusi nagu fermioonimasside hierarhia probleem (selle lahendamiseks võetakse kasutusele hüpoteetiline Goldstone'i boson), massi olemasolu neutriinodes, mateeria ja antimaterjali asümmeetria, tumeda energia päritolu ja muud. Tumeda aine olemasolu universumis eeldab tervet klassi hüpoteetilisi osakesi, millel on eksootilised omadused. Paradoksaalsel kombel on kõik, mida teadlased seni suutnud teha, ammendatud standardmudeli eksperimentaalne kinnitamine.

Mõned teadlased arvavad, et kui uut füüsikat on võimalik tõestada, tuleks seda teha lähitulevikus, lähiaastatel. Vastasel juhul on võimalik tõsiselt karta, et inimkond ei suuda enam olulisi avastusi teha. On julgustav, et viimasel ajal on kiirenditel leitud üha rohkem anomaaliaid, vihjates, et teadlased on millegi täiesti uue äärel.

Aleksander Enikejev

Soovitatav: