5 Atradimai, Padaryti „Hadron Collider“ (Iki Šiol)

{h1}

„large hadron collider“ atrado daug daugiau nei tik higso bozoną. Perskaitykite apie penkis didžiausius lhc atradimus „WordsSideKick.com“.

Kartais tai daro mažas smulkmenas. Iki XX amžiaus pradžios fizikai atrodė, kad visata yra gana gerai siuvama tarp Niutono gravitacijos ir Maksvelo elektromagnetinių lygčių. Buvo tik viena nerimstanti problema: kaip paaiškinti radioaktyvumą. Jos sprendimas sukėlė mokslinę revoliuciją, kuri atskleidė nuostabią tiesą apie mažus dalykus: Kartais juose yra visatos.

Dalelių fizika ir kvantinė mechanika, tikrai mažyčių mokslai, atnešė fizikai dar dvi pagrindines jėgas ir keistų elementarių dalelių sumuštinį, tačiau po 1970-ųjų mažai kas liko, tik išbandyti ir patobulinti dominuojančią teoriją, standartinis modelis. Dar 30 metų vertės subatominių pavyzdžių, kuriuos sukūrė greitintuvai ir susidūrėjai, užpildyti pagrindiniai ruošiniai, tačiau liko daug klausimų: Kodėl kai kurios dalelės turėjo masę, o kitos ne? Ar galėtume suvienyti keturias pagrindines jėgas ar susitarti dėl bendrojo reliatyvumo ir kvantinės mechanikos?

Ar vienas iš šių kabančių siūlų sukels dar vieną revoliuciją? Tai sužinoti prireiktų didesnio, galingesnio dalelių susidūrėjas nei kada nors anksčiau, 16,8 mylių (27 km) ilgio superlaidžių magnetų žiedas yra šaltesnis už kosmosą ir gali ultragarsiniame vakuume sugerti daleles kartu. 2008 m. Rugsėjo 10 d. Šis 10 milijardų JAV dolerių didelis hadronų susidūrėjas (LHC), bendradarbiaujantis šimtams mokslininkų ir inžinierių visame pasaulyje, įstojo į Europos branduolinių tyrimų organizacijos (CERN) greitintuvų miestelį ir netrukus sunaikino dalelių susidūrimo įrašus.

Pažvelkime į tai, ko išmokome iki šiol, pradedant garsiausiu atradimu iš visų.

5. Higso Bosonas

5 Atradimai, padaryti „Hadron Collider“ (iki šiol): atradimai

Profesorius Peteris Higgsas apsilankė Londono mokslo muziejaus parodoje „Collider“ 2013 m. Lapkričio 12 d. Manau, kad galima drąsiai teigti, kad Higgsas ir jo kolegos ne visai numatė Higso bozono lankstą. Peteris Macdiarmidis / „Getty Images“

Savo makro pasaulyje mes manome, kad visos dalelės turi masę, kad ir kokia maža. Tačiau mikro pasaulyje elektrinio triukšmo teorija, kuris susieja elektromagnetines ir silpnąsias jėgas į vieną pagrindinę jėgą, prognozuoja, kad vadinamos specialios dalelės tarpininkai išvis neturėtų turėti masės; o tai yra problema, nes kai kurie iš jų tai daro.

Tarpininkai yra jėgos nešėjai: Fotonai perduoda elektromagnetizmą, tuo tarpu W ir Z bozonai nešti silpną jėgą. Bet nors fotonai yra beveidžiai, W ir Z bozonai sudaro didelę galvutę, maždaug po 100 protonų [šaltinis: CERN].

1964 m. Fizikas Peteris Higgsas iš Edinburgo universiteto ir François Englerto bei Roberto Brouto komanda iš Briuselio laisvojo universiteto savarankiškai pasiūlė sprendimą: neįprastas laukas, perteikiantis masę pagal tai, kaip stiprios dalelės sąveikavo su juo. Jei tai Higso laukas egzistavo, tada ji turėjo turėti tarpininko dalelę, a Higso bozonas. Bet jai aptikti prireiktų tokios priemonės kaip LHC.

2013 m. Fizikai patvirtino, kad rado Higso bozoną, kurio masė yra apytiksliai 126 gigaelektronvoltų (GeV) - bendra masė yra apie 126 protonus (masės ir energijos ekvivalentas leidžia fizikams naudoti elektronų voltus kaip masės vienetą). ) [šaltiniai: Das]. Tai toli gražu neuždarė knygų, ir tai atvėrė visiškai naujas visatos stabilumo tyrimų sritis, kodėl atrodo, kad joje yra daugiau materijos nei antimedžiaga, o tamsiosios medžiagos sudėtyje ir gausoje [šaltiniai: Siegfried].

4. Tetraquarks

5 Atradimai, padaryti „Hadron Collider“ (iki šiol): hadron

Tai nustato kvarkus! Vėlyvasis teorijos fizikas Nathanas Isgūras pateikia mašinos dalies modelį, skirtą stebėti kvarkų elgesį. Kainos ženklas (dar 1981 m.) Buvo 83 milijonai dolerių. Ronas Bulis / Toronto žvaigždė per „Getty Images“

1964 m. Du tyrėjai stengėsi įprasminti hadronai - Subatominės dalelės, paveiktos stiprios jėgos - individualiai sugalvojo idėją, kad jas sudaro trijų rūšių dalelės. George'as Zweig'as juos vadino tūzais; Murray Gell-Mann juos praminė kvarkai ir pažymėjo jų tris tipus arba skonius kaip „aukštyn“, „žemyn“ ir „keistai“. Fizikai vėliau atpažins dar tris varškės skonius: „žavesį“, „viršutinę“ ir „apatinę“.

Daugelį metų fizikai skirstė hadronus į dvi kategorijas, remdamiesi dviem būdais, kuriais kvarkai juos padarė: baronai (įskaitant protonus ir neutronus) buvo sudaryti iš trijų kvarkų, kadangi mezonų (pvz., pionai ir kaonai) buvo suformuoti kvarko ir antikvario poromis [šaltiniai: CERN; OAM]. Bet ar tai buvo vieninteliai galimi deriniai?

2003 m. Tyrėjai Japonijoje rado keistą dalelę, X (3872), atrodo, kad jie buvo pagaminti iš žavesio kvarko, priešuždegiminio ir dar mažiausiai dviejų kitų kvarkų. Tyrinėdami galimą dalelės egzistavimą, tyrėjai nustatė Z (4430), akivaizdi keturių kvarkų dalelė. Nuo to laiko LHC atrado įrodymų, kad yra keletas tokių dalelių, kurios sulaužo ar bent jau iš esmės sulenkia nustatytą kvarko išdėstymo modelį. Tokios Z dalelės yra trumpalaikės, tačiau gali klestėti maždaug per mikrosekundę po Didžiojo sprogimo [šaltiniai: O'Luanaigh; Diepas; Dotacija].

3. Trūksta supersimetrijos

5 Atradimai, padaryti „Hadron Collider“ (iki šiol): atradimai

Darbuotojas stovi žemiau kompaktiško garsinio solenoido (CMS), LHC bendrosios paskirties detektoriaus. Kai kurie fizikai labai tikėjosi, kad detektorius suras įrodymų, patvirtinančių SUSY. Fabrice Coffrini / AFP / „Getty Images“

Teoretikai pažengė į priekį supersimetrija, pravarde SUSYS, norint išspręsti kelis nerimtus klausimus, į kuriuos standartinis modelis liko neatsakytas, pavyzdžiui, kodėl kai kurios elementariosios dalelės turi masę, kaip elektromagnetizmas ir stiprios bei silpnos branduolinės jėgos kadaise galėjo būti susietos ir, galbūt, iš ko sudaryta tamsiosios medžiagos. Tai taip pat nustatė varginantį kvarkų ir leptonai kurie sudaro materiją ir bozonai kurie tarpininkauja jų sąveikai. Kaip ir anksčiau minėti baryonai, leptonai (tokie kaip elektronai) priklauso subatominių dalelių grupei, vadinamai fermionai kurie pasižymi priešingomis bozonų kvantinėmis savybėmis. Vis dėlto, pagal SUSY, kiekvienas fermionas turi atitinkamą bozoną, ir atvirkščiai, ir kiekviena dalelė gali virsti savo ekvivalentu [šaltiniai: CERN; Siegried].

Jei tiesa, SUSY reikštų, kad du elementariųjų dalelių tipai (fermionai ir bozonai) yra tik dvi tos pačios monetos pusės; tai pašalintų tam tikrus bėgančius begalinius kiekius, kurie atsiranda matematikoje, leisdami atitinkamoms dalelėms išbristi; ir tai suteiktų vietos gravitacijai - akivaizdus standartinio modelio praleidimas -, nes fermiono-bozono ir bozono-fermiono virsmai gali apimti gravitonai, ilgai teorizuojamos gravitacijos jėgos nešėjai.

Fizikai tikėjosi, kad LHC ras įrodymų, patvirtinančių SUSY, arba atskleis gilesnes problemas, kurios nukreiptų į naują teorinę ir eksperimentinę teritoriją. Kol kas nė vienas iš jų neįvyko, tačiau dar neskaičiuokite supersimetrijos. SUSY egzistuoja daugelyje versijų, kiekviena susieta su tam tikromis prielaidomis; LHC išsiskyrė tik pačiomis elegantiškiausiomis ir tikėtiniausiomis veislėmis.

2. Koordinuotas judesys

5 Atradimai, padaryti „Hadron Collider“ (iki šiol): atradimai

CERN sriubos košelė yra širdinga kvarko-gliukono plazma. „Wavebreakmedia Ltd“ / „Wavebreak Media“ / „Thinkstock“

Kai mokslininkai, kalibruodami LHC instrumentus, praleido įprastus protonų ir protonų susidūrimus ir pasirinko protonų susisukimą į švino branduolius, jie pastebėjo stebinantį reiškinį: Atsitiktiniai keliai, kuriuos paprastai sudarė subatominis šrapnelis, buvo pakeisti akivaizdžia koordinacija.

Viena teorija, paženklinta paaiškinti reiškinį, sako, kad poveikis sukūrė egzotišką materijos būseną, vadinamą kvarko-gluono plazma (QGP), kuris tekėjo kaip skystis ir aušindamas sukūrė suderintas daleles. Tiek Brookhaveno nacionalinės laboratorijos, tiek LHC anksčiau sukūrė QGP - tankiausią materijos formą už juodosios skylės - susidūrdami su sunkiaisiais jonais, tokiais kaip švinas ir auksas. Jei pasirodys, kad QGP susiduria su protonų ir švino susidūrimais, tai gali smarkiai paveikti idėjas, kaip mokslininkai mato sąlygas iškart po Didžiojo sprogimo, kai QGP buvo trumpas. Yra tik viena problema: susidūrimas neturėjo turėti tiek energijos, kad užgesintų hipotezę varškės sriubą [šaltiniai: CERN; Dotacija; Rolandas ir Nguyenas; Nei].

Nors dauguma fizikų pritaria šiai idėjai, nepaisant jos problemų, kai kurie teigė, kad reikia antro paaiškinimo, apimančio gluonai, dalelės, kurios tarpininkauja stipriai jėgai ir įterpia kvarkus bei antikvarkius į protonus ir neutronus. Hipotezėje teigiama, kad glionai, besisiejantys išilgai šviesos greičio, sudaro laukus, dėl kurių jie sąveikauja. Jei teisingai, šis modelis gali suteikti vertingų įžvalgų apie protonų struktūrą ir sąveiką [šaltiniai: Grant].

1. Naujos fizikos požymiai... ar ne

5 Atradimai, padaryti „Hadron Collider“ (iki šiol): atradimai

Šeši šimtai milijonų dalelių susidūrimų per sekundę gali generuoti daug duomenų ir atitinkamai analizuoti. Tikriausiai galima sakyti, kad LHC duomenys sukels dar daugiau staigmenų. Fabrice Coffrini / AFP / „Getty Images“

Kad ir kaip nelogiška tai gali pasirodyti, daugelis fizikų tikėjosi, kad LHC standartiniame modelyje iškiš keletą skylių. Galų gale, sistema turi problemų, ir galbūt žemės drebėjimo atradimas ar du patvirtintų supersimetriją ar bent jau nukreiptų į naujas tyrimų galimybes. Kaip jau minėjome, LHC nagrinėjo pakartotinius egzotikos fizikos smūgius, kiekviename žingsnyje patvirtindamas standartinį modelį. Aišku, rezultatai dar ne visi (analizuoti yra beprotiškai daug duomenų), o LHC dar turi pasiekti visą savo energiją - 14 teraelektronų (TeV). Nepaisant to, tikimybė, kad standartinis modelis atrodo blogas, nėra gera.

O gal jie tai daro, jei 2013 m. Ataskaita apie B-mezono skilimą yra bet kokia nuoroda. Tai rodo B-mezonus, skylančius į K-mezonus (dar žinomus kaip kaonus) ir du muonus (daleles, panašias į elektronus), kurie nepakels jokių antakių, išskyrus tai, kad irimas vyko pagal modelį, kuris nebuvo numatytas standartiniame modelyje. Deja, šiuo metu tyrimas nesiekia šokio „mūsų laboratorijoje“ paltų ribos. Vis dėlto jis yra pakankamai didelis, kad būtų galima kelti viltis, o papildomų duomenų analizė gali jį parodyti nuo raudonosios zonos iki pabaigos zonos. Jei taip, nelyginis skilimo modelis galėtų būti pirmasis žvilgsnis į naująją fiziką, kurios tiek daug ieškota [šaltiniai: Johnstonas; O'Neilis].

Uždarymas į Higgsą po šešių metų

Uždarymas į Higgsą po šešių metų

Fizikai aptiko mėgstamiausią Higso bozono skilimo kanalą. Sužinokite daugiau apie Higso bozoną apsilankę „WordsSideKick.com“.


Autoriaus pastaba: 5 atradimai, kuriuos sukūrė didelis hadronų susidūrėjas

Baigę LHC, kai kurie susimąstė, ką tai reikštų fizikai, jei Higgso bozonas nepasirodytų. Tai nebuvo vien tik masinio atominio triuškintojo pagrindinė priežastis; tai buvo savotiškas standartinio modelio lynchpin.

Dabar iškyla didesnė problema ir tai yra kosminės foninės radiacijos matavimai, atlikti antrosios kartos kosminės ekstragalaktinės poliarizacijos foninio vaizdo (BICEP2). Jei BICEP2 pastebėjimai pasitvirtins, tada Higso laukas turėjo būti pakankamai energingas Didžiojo sprogimo metu, kad galėtų sukelti neatidėliotiną didelę krizę. Kitaip tariant, jei abi idėjos pasitvirtina, neturėtume čia ginčytis dėl to, kodėl abi gali būti netikros.


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Naujasis Superkompiuteris Su 1 Milijonu Procesorių Yra Greičiausias Pasaulyje Smegenis Imituojantis Aparatas
Naujasis Superkompiuteris Su 1 Milijonu Procesorių Yra Greičiausias Pasaulyje Smegenis Imituojantis Aparatas

„Google“ Gamykla Bando Atgaivinti „Pagaminta Jav“
„Google“ Gamykla Bando Atgaivinti „Pagaminta Jav“

Mokslas Naujienos


Kodėl „Google“ Ir Nasa Gauna Kvantinį Kompiuterį?
Kodėl „Google“ Ir Nasa Gauna Kvantinį Kompiuterį?

Paaiškino: Kodėl Mes Dėvime Kelnaites
Paaiškino: Kodėl Mes Dėvime Kelnaites

„Poop“ Dėmės Padeda Mokslininkams Sekti Antarkties Pingvinų Kolonijas
„Poop“ Dėmės Padeda Mokslininkams Sekti Antarkties Pingvinų Kolonijas

20 Metų Ataskaita Apie Sėkmingą Atšilimą: Mokslininkai
20 Metų Ataskaita Apie Sėkmingą Atšilimą: Mokslininkai

Vašingtono Slaugytoja Tūkstančius Pacientų Galėjo Išvyti Iš Hepatito C
Vašingtono Slaugytoja Tūkstančius Pacientų Galėjo Išvyti Iš Hepatito C


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com