Ką Dalelių Fizikai Mato Įvykus Susidūrimams?

{h1}

Ką dalelių fizikai mato įvykus susidūrimams? Sužinokite, kaip atrodo dalelių susidūrimai šiame straipsnyje.

Prisimenate, kai didysis hadronų susidūrėjas - tas masyvus dalelių smulkintuvas, esantis giliai po žeme Šveicarijos pastoracijos kaime - pirmą kartą pradėjo veikti 2008 m.? Prisimeni, kaip ji sunaikino visą mūsų visatą, sukūrusi juodąją skylę, kuri prarijo mus visus ir paleido tiesiai į apokalipsę?

O galbūt to neprisimeni.

Galbūt jūs galvojate, kad tuo metu LHC pradėjo veikti nesustojant hipotei apie tai, kaip tai gali sunaikinti planetą. Bet tada jis pradėjo veikti, o jūs priešpiečiams suvalgėte kalakutienos sumuštinį ir tą dieną gavote stovėjimo bilietą. Atrodė, kad pasaulis tęsėsi.

Taigi, prieš pasinerdami į jaudinantį dalelių susidūrimų pasaulį, pažiūrėkime į vieną dalyką: Kaip ir pirmoji pirmojo pluošto diena buvo tipiška nefizikams, jie nėra tokie jaudinantys.

Dabar, prieš fizinius krėslų fizikus ir tikrus fizikus susigundę, pripažinkime, kad, žinoma, dalelių susidūrimai yra jaudinantys pagrindiniame, visuotiniame lygmenyje. Dalelių susidūrimai yra fizikų atitikmuo - sugriebti visatą ir apvynioti ją ant galvos, paklausti, ar šis dalykas įjungtas. Tyrinėdami dalelių susidūrimus, galime įvertinti ne tik tai, kas galėjo įvykti iškart po mūsų visatos atsiradimo, bet ir įvertinti, kaip pirminiai materijos elementai veikia ir sąveikauja.

Kitaip tariant: tai yra didelis dalykas.

Ir visgi. Nepaisant visų kalbų apie greitėjimą ir triuškinimą, apie protonus, kurie juda beveik šviesos greičiu, apie susidūrimus, kurie yra tokie monumentalūs, kad žmonės įpratę manyti, kad jie mus visus nuplėšė prie kaspinų... Tai, ką mokslininkai iš tikrųjų mato, neturi nieko panašaus į paskutinius 30 ugningos, destruktyvios jūsų tipiškos vasaros šurmulio minutės. Net tada, kai neatsižvelgiate į tai, kad daiktas įjungtas, per sekundę įvyksta 600 milijonų susidūrimų [šaltinis: CERN].

Tai nėra vien tik anticlimax iš viso to pasaulio pabaigos lopinėlio, kuris neišsiverčia. Tai, ką mato fizikai, kai protonai susiduria, yra... duomenys.

Jei sąžininga, tai daug ir daug duomenų. Nors būtų nuostabu, jei fizikai žiūrėtų ekraną, kuriame būtų matomi kaip fejerverkai sprogantys protonai - jie būtų apšviesti tokiomis etiketėmis kaip „muonas!“ arba "Higgsas!" lengvai identifikuoti save - tai iš tikrųjų detektorių surinkti skaičiai ir grafiniai vaizdai, kurie „parodo“ fizikams, kas nutinka susidūrimų metu.

Tyrinėdami dalelių susidūrimus, fizikai ieško daugybės skirtingų duomenų. Tai reiškia, kad nėra tik vieno signalo, kurį reikia žiūrėti, ar net vieno tipo detektorių, iš kurio reikia matuoti. Vietoj to, jie pasikliauja keliais skirtingais detektoriais, kad gautų įkalčių apie tai, ką jie stebi.

Pirmiausia jie žiūri, kur eina protonų susidūrimo metu susidariusios dalelės. Stebėjimo įtaisas gali iš karto pranešti jiems tokius dalykus kaip dalelės krūvis (teigiamas sulenks į vieną pusę, neigiamas - į kitą pusę) arba dalelės pagreitis (didelis impulsas eina tiesia linija, žemos spiralės yra sandarios). Dabar atminkite, kad jie nežiūri tikro dalelės kelio. Vietoj to, jie žiūri į kompiuterio užfiksuotus elektrinius signalus, kuriuos galima suskaidyti į kelio atkūrimą [šaltinis: CERN].

Stebėjimo įtaisas nesiims neutralių dalelių, todėl jos bus atpažįstamos pagal kalorimetrą. Kalorimetras matuoja energiją, kai dalelės sustoja ir absorbuojamos. Tau gali pasakyti fizikams gana specifinius dalykus, nes tam tikros rūšies kalorimetras matuoja elektronus ir fotonus, o kitas yra protonų ir pionų atveju [šaltinis: CERN]. Spinduliuotės aptikimas taip pat matuoja dalelių greitį. Fizikai tiria visus šiuos mažus identifikatorius, kad nustatytų, kas nutinka dalelėms per susidūrimą ir netrukus po jo.

Visi šie įrankiai ir jų surinkti įrodymai yra tai, ką mokslininkai stebi norėdami nustatyti, kas nutiko per susidūrimą. Po to laikas ištirti bet kokius keistus ar reikšmingus rezultatus, su kuriais jie susiduria. Puikus to pavyzdys buvo Higso bozono, mažos dalelės, prasiskverbiančios į visatą, atradimas, pridedant masę dalelėms. Fizikai ištyrė duomenų iš susidūrimų duomenų rinkinius, norėdami sužinoti, ar Higgso laukas šaudys iš atsarginių dalelių (Higso bozono), kai du protonai bus sutriuškinti. Idėja buvo tokia, kaip stebint du vandens gyvačių srautus per smėlio paplūdimį: Kiekvienas upelis atskirai gali sklandžiai bėgti per smėlį, tačiau jei jie staiga sudužtų kartu, smėlio grūdas galėtų atslūgti.

Tas smėlio grūdelis nebuvo blyksnis ekrane. Vietoje to buvo kruopščiai nubraižyti duomenys, surinkti iš daugybės susidūrimų. Šie skaičiai tam tikra prasme buvo matematinės tikimybės. Kiti eksperimentai nustatė, kur mums reikėjo ieškoti, kai buvo rastas Higso masės ekvivalentas (taigi ir egzistavimas) [šaltinis: Preuss].

Mokslininkai taip pat žinojo, kad jei Higgsas egzistuos, jis turėjo veikti keliais konkrečiais būdais (pavyzdžiui, kaip jis suskilo į kitas daleles). Taigi, pamatę įvykių perteklių, viršijančią duomenų diagramoje numatytą prognozę, jie susijaudino - ir jie galėjo pradėti spręsti, ar signalas, kurį jie matė duomenyse, yra kažkas naujo [šaltinis: CERN]. Higso atveju taip buvo.

Taigi, nejauku - dalelių fizikai nemato juodųjų skylių ar net mažų didžiųjų sprogimų, kai įvyksta susidūrimai. Tai, ką jie mato, yra įrodymas, kad tam tikros dalelės susprogdino sutriuškinimo metu, ir duomenys, rodantys, kad tai, ką jie pamatė, buvo didesnio nuspėjamo modelio dalis - arba, jei jiems dar labiau pasisekė, visiškai naujas atradimų kelias.

Autoriaus pastaba: ką dalelių fizikai mato įvykus susidūrimams?

Būtų puiku tiesiog ekrane pamatyti nuostabų „susidūrimą“ ir tada stebėti, kaip atrodo neoniškai žalia dalelė, kurios anksčiau niekada nebuvo pastebėta, tačiau nenusiminkite, kaip jaudinantis dalelių fizikas turi būti realybėje. Gauti visą krūvą duomenų, nurodančių ką nors įspūdingo, turi savaime jaudinti, net jei tai nereiškia, kad dalelė banguoja tave dideliame ekrane.

Šaltiniai:

  • "LHC sauga." CERN. (2014 m. Liepos 15 d.) //Press.web.cern.ch/backgrounders/safety-lhc
  • Boyle'as, Alanas. "Doomsday baiminasi, kad dėl susidūrimo įvyks byla dėl kibirkšties." NBC žinios. 2008 m. Kovo 28 d. (2014 m. Liepos 15 d.) //nbcnews.com/id/23844529/#.U8W2qY1dVEd
  • Butterworthas, Jonas. "Net ir nuobodžiausi susidūrimai per didelį„ Hadron Collider "mums ką nors pasako. Globėjas. 2014 m. Sausio 26 d. (2014 m. Liepos 15 d.) //theguardian.com/science/life-and-physics/2014/jan/26/even-the-most-most-boring-collisions-at-the-large- hadrono-kollideris-pasakyk mums-kažkas-šį kartą-apie-kosminius-spindulius
  • CERN. "LHC. Vadovas". 2009 m. Vasario mėn. (2014 m. Liepos 15 d.) //Cds.cern.ch/record/1165534/files/CERN-Brochure-2009-003-Eng.pdf
  • Fermilabas. "Kaip veikia dalelių fizikos atradimas." „Fermi“ nacionalinė greitintuvo laboratorija. 2014 m. Gegužės 6 d. (2014 m. Liepos 15 d.) //fnal.gov/pub/science/particle-physics-101/how-works.html
  • Preussas, Paulius. "Suprasti, kas yra Higgso bozonas". „Berkeley Lab“. 2012 m. Birželio 28 d. (2014 m. Liepos 15 d.) //Newscenter.lbl.gov/2012/06/28/higgs-2012/
  • Berklio laboratorija. „Dalelių nuotykis“. Dalelių duomenų grupė. 2014. (2014 m. Liepos 15 d.) //particleadventure.org/index.html


Vaizdo Papildas: .




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

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com