Higgsi Bosoni Kukkumise Esmakordne Vaatlus Avas Uue Osakeste Füüsika Ukse

{h1}

Teadlased on lõpuks avastanud, et higsi boonid lagunevad põhikvarka-ainete-antimatter-paarideni, mis võib tuua valgust põhilisemale füüsikale.

Kui olete viimase paari aasta jooksul olnud teaduslikku fännit, olete teadlik sellest, et suurt hädrorähki (LHC) tekitab põnevaid tulemusi, mis leidsid 2012. aastal Higsi boksi, mis sai algmääruse subatomic osakesed.

Täna on füsiklastel veel üks huvitav teadaanne, et lisada Higssi saag: nad on teinud esimese üheselt mõistetava tähelepaneku, et Higsi boonid lagunevad asi - antimatteri põhjakvarka paar. Üllatavalt laguneb Higso bosonid sel viisil kõige sagedamini.

Uus teade näitab tugevat kokkulepet teoreetiliste prognooside ja eksperimentaalsete andmete vahel, mis omakorda seaks rangemad piirangud fundamentaalfüüsika ideedele, mis püüavad selgitada, miks Higsi boon on isegi olemas.

Unenäod

1960. aastatel uurisid teadlased elektromagnetismi jõu ja nõrga tuuma jõu vahelisi seoseid, mis on põhjustanud teatud tüüpi radioaktiivsete lagunemist. Kuigi need kaks jõudu tundusid eristatavad, selgus, et need mõlemad tulenesid ühisest ja põhilisemast jõust, mida nüüd nimetatakse elektrorajuseks.

Siiski oli probleem. Teooria kõige lihtsam ilming nägi ette, et kõik osakesed on nullmassi. Isegi 1960. aastatel teadsid füüsikud, et väikesemõõtmelised osakesed olid massi, nii et see oli potentsiaalselt surmav viga.

Selle probleemi lahendamiseks pakuti välja mitmeid teadlaste rühmi: väli läbib universumi ja seda nimetatakse Higsi välja. Selle alaga suhtlesid põhiautomaatlikud väeaktiivsed osakesed ja see interaktsioon andis neile nende massi. [6 Higgs Bosoni leidmise tagajärjed]

Valdkonna olemasolu tähendas ka subatomaalse osakese olemasolu, mida nimetatakse Higsi boksiks ja mille lõpuks avastati 2012. aastal Šveitsi tuumauuringute Euroopa organisatsiooni (CERN) laboris töötavad teadlased. (Avalikustamine: ma olen ühe uurimisrühma, kes tegi esialgse avastuse ja tänase teadaande, kaastöötaja.) Higssi väljaku prognooside kohaselt jagasid Briti füüsikud Peter Higgs ja Belgia füsiist François Englert 2013. aasta Nobeli füüsikapreemia.

Põhjakvarkide leidmine

Higso bosonid on valmistatud kõrge energiaga kokkupõrgetes osade paaride vahel, mis on kiirenenud peaaegu valguse kiiruseni. Need basoonid ei ela väga kaua - ainult umbes 10 ^ minus 22 sekundit. Kõnealuse elueaga osake, mis valgustab valguse kiirust, laguneb kaua, enne kui see liigub aatomi suuruse vahele. Seega ei ole otseselt võimalik jälgida Higsi boonuseid. Ainult on võimalik jälgida nende lagunemissaadusi ja kasutada neid lähteboosoni omaduste leidmiseks.

Higso bosonide mass on 125 gigaelektronvolti (GeV) või umbes 133 korda raskem kui prooton. Arvestatud väljakujunenud teooria põhjal arvutatakse, et Higga boonused jagunevad järgmiste osakeste paarideks järgmistes protsentides: alumised kvarкви (58 protsenti), W-bosonid (21 protsenti), Z bosonid (6 protsenti), tau-leptoonid (2,6 protsenti) ja fotonid 0,2 protsenti). Ülejäänud osa moodustavad rohkem eksootilisi koosseisusid. Tänase teadaande üks peamisi tulemusi oli veenduda, et ennustus oli põhikvarka jaoks õige. [Strange Quarks ja Muons, Oh My! Looduse väikseimad osakesed lahti]
Kui füüsikud teatasid 2012. aastal Higssi bosoni avastamisest, tuginesid nad selle lagunemisele Z-bosonidesse, W-bosonidesse ja footonidesse, kuid mitte põhjakvarka. Põhjus on tegelikult äärmiselt lihtne: need konkreetsed lagunemised on palju lihtsam tuvastada.
LHC-s saadaval olevate kokkupõrkeenergia korral on Higsi boonused tehtud vaid ühe kokkupõrkega igal 1 miljardil. Suur hulk kokkupõrkeid LHC-s toimub tugevate tuumajõudude, mis on (kaugelt) kõige tugevamate väikesemõõtmelisest jõudest, vastasmõju ja vastutab aatomite tuuma hoidmise eest koos.

Probleemiks on see, et tugeva jõuga seotud vastastikmõjudes on tõeliselt üsna tavaline aine-antimatteri põhikarkaaride paar. Seega on tavaliste protsesside abil valmistatud põhjakvarkide paarid täiesti murtud põhjakvarkide põhjakvarki, mis laguneb põhjakvarkideks. Seega on sisuliselt võimatu tuvastada sündmusi, kus põhjakvarka toodetakse Higsi boonuste lagunemise kaudu. See on nagu püüdes leida üks teemant 50-gallon-trumlis täis kuupmeetri tsirkooniumoksiidist.

Kuna on raske või võimatu isoleerida kokkupõrkeid, kus Higsi boonid laguneb alumisteks kvarkideks, vajavad teadlased teist lähenemist. Niisiis otsisid teadlased teistsuguseid sündmustekategooriaid - kokkupõrkeid, milles Higso boson toodi samal ajal kui W või Z boson. Teadlased kutsuvad seda klassi kokkupõrkeid "seotud tootmisega."

W ja Z bosonid põhjustavad nõrga tuumajõu tekitamist ja võivad laguneda selgelt ja hõlpsalt tuvastataval viisil. Assotsieerunud tootmine esineb harvemini kui mittesobiv Higssi tootmine, kuid W või Z bosonide olemasolu suurendab oluliselt teadlaste võimet tuvastada Higssi bosoni sisaldavaid sündmusi. Higssi bosoni tootmisega seonduv tehnika viidi läbi Chicagos asuvas Fermi National Acceleratori laboris.Seadme madalama energiaga osakeste kiirendi tõttu ei saanud laboratoorium kunagi väita, et ta avastas Higsi boksi, kuid selle teadlaste teadmised mängisid tänases teadaandes olulist rolli.

LHC-ga kiirendajal on kaks suur-osakeste füüsikatetektorit, mis on võimelised jälgima Higsi boonuseid - Compact Muon Solenoid (CMS) ja Toroidal LHC seadet (ATLAS). Täna teatasid mõlemad eksperimentaalsed koostöös vaatlusest Higsi boonuste tootmisega seotud seosed, kusjuures Higsi boonuste spetsiifiline lagunemine põhikarkaaride aine-antimatter-paariks.

Theoretical Band-Aid

Kuigi selle lagunemise režiimi lihtne jälgimine on teaduslike teadmiste märkimisväärne edasiminek, on see palju olulisem tulemus. Selgub, et 1964. aastal välja pakutud Higsi väli ei ole motiveeritud põhieesmärgiga. See oli lihtsalt lisatud standardmudelisse, mis kirjeldab subatomiliste osakeste käitumist kui Band-Aid'i midagi. (Enne Higsi väli väljapakkumist prognoosib standardmudel massless osakesi. Pärast seda, kui Higgsi välja lisati standardmudeli ad hoc lisana, on osakeste mass nüüd massi järgi). Seega on väga oluline uurida lagunemise tõenäosuste prognoose otsima vihjeid seoses sellega seotud teooriaga. Ja alates 1960. aastast on välja töötatud uusimad ja ulatuslikumad teooriad, mis ennustavad, et eksisteerib võib-olla enam kui üks Higso bosoni tüüp.

Seega on äärmiselt oluline mõista, kuidas Higgsi boonused lagunevad teistesse osakestesse ja võrrelda seda prognoositud lagunemiskiirusega. Lihtsaim viis kokkuleppe illustreerimiseks on aruandes täheldatud lagunemiskiirust, jagatuna prognoositud määraga. Parem kokkulepe kahe vahel annab suhte lähedale 1. CMS-i eksperiment leiab tänapäevases teadaandes suurepärase kokkuleppe, mille prognoositud ja jälgitavate määrade suhe on 1,04 pluss-miinus 0,20 ja ATLAS-i mõõtmine on sarnane (1,01 pluss miinus 0,20). See muljetavaldav kokkulepe on praeguse teooria triumf, kuigi see ei näita suunda Higssi nähtuste põhilisema päritolu poole.

LHC jätkab tegevust detsembri alguses. Seejärel peatab operatsioon kaheks aastaks renoveerimiseks ja uuendamiseks. 2021. aasta kevadel jätkab ta tööd märkimisväärselt võimsamate võimalustega. Arvatakse, et gaasiaator ja detektorid jätkavad andmete kogumist 2030. aastate keskpaigas ja salvestades üle 30 korra rohkem teavet kui seni salvestatud. Selle andmete suurenemise ja täiustatud võimalustega on täiesti võimalik, et Higso bosonil on veel lugusid.

Algselt avaldatud WordsSideKick.com.

Don Lincoln andis selle artikli WordsSideKick.com'ile Eksperdihääled: Op-Ed & Insights.

Higgsi Bosoni Kukkumise Esmakordne Vaatlus Avas Uue Osakeste Füüsika Ukse


Video Täiendada: .




Uurimistöö


5 Odd Usundid Tulevad Riigimaja Lähedusse
5 Odd Usundid Tulevad Riigimaja Lähedusse

Inimese Seksuaalne Ajalugu
Inimese Seksuaalne Ajalugu

Teadusuudised


Maa Vanim Loom, Kellel On Avastatud Skeleton
Maa Vanim Loom, Kellel On Avastatud Skeleton

Turin Reali Varikatus? Ülestõusnud Arutelu
Turin Reali Varikatus? Ülestõusnud Arutelu

Doo-Doo Delicacy: Maailma Kõige Priciest Kohv, Mis On Testitud
Doo-Doo Delicacy: Maailma Kõige Priciest Kohv, Mis On Testitud

Lumevrakud Armastavad Kuumaid Vannid Nagu Inimesed Teevad Ja Nüüd Me Teame, Miks
Lumevrakud Armastavad Kuumaid Vannid Nagu Inimesed Teevad Ja Nüüd Me Teame, Miks

Lääne Looduslike Tulekahjude Suitsetamine Jõuab Atlandi Ookeani
Lääne Looduslike Tulekahjude Suitsetamine Jõuab Atlandi Ookeani


ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2024 ET.WordsSideKick.com