Osakesi Võib Maa Peal Katta

{h1}

Teadlased kasutavad maa mantlit uute osakeste, nagu mitteosakesed, jahtimiseks, mis võivad olla seotud uue loodusjõu põhilise jõuga.

Hea aeg on osakeste füüsik. Pikaajaline Higso bosonipartikkel tundub lõpuks Genfis kiirendaja juures leitud ja teadlased on nüüd kuumad teise väikese universumi osa, see on seotud uue loodusjõu põhjaga.

Maa enda eksperiment, milles kasutatakse elektronide allikat, on vähendanud uue jõuallika osakese otsimist, seades rangemaid piiranguid sellele, kui suur on see jõud, mida see kannab.

Nagu lisatud boonus, kui uus osake on reaalne, siis see kajastab valgust protsesside ja struktuuride sees Maa, ütlevad uuringute teadlased Amherst kolledžist ja Texase Ülikoolist Austinis. Eksperimentaalsed tulemused ilmuvad ajakirja Science teoses 22. veebruar.

Uue loodusjõu kannab seda, mida nimetatakse kaugtulevate spin-spin-vastasmõjudeks, ütles juhtivteadur Larry Hunter, füüsik Amherst. Lühiajalised spin-spin-interaktsioonid juhtuvad pidevalt: magnetid jäävad külmkapile, sest magnetil olevad elektronid ja külmik terasest välisilme kõik pöörlevad samas suunas. Kuid pikemaajalised spin-spin-vastasmõjud on salapärasemad. [Vapus füüsika: lahedamad väikesed osakesed looduses]

See jõud toimiks lisaks füüsikutele tuttavatele neljale fundamentaalsele jõule: gravitatsioon, elektromagnetism ja tuumarelvade tugev ja nõrk jõud. Mõned füüsikud arvavad, et see uus jõud on olemas, kuna osakeste füüsika standardmudeli - väikseima osakese füüsika määratlemise teooria - laiendamine tõepoolest ennustab ikkagi veel avastamata osakesi, mis seda läbi viivad.

Osa

Selle jõu saamiseks on kolm võimalust. Esimene on osake, mida nimetatakse osakeseks, mis käitub mõnevõrra nagu footonid (kerged osakesed) ja nagu osakesed mõnes teises. Teine nimetatakse Z-i (hääldatud "Z-prime"), Z-bosoni nõrgem nõbu, millel on nõrk tuum jõu. Mõlemad osakesed ja Z tulenevad praeguste füüsikateooriate laiendamisest. Ja kolmas võimalus on see, et üldse pole uut osakest, aga relatiivsusteooria teoorial on osa, mis mõjutab spinat.

Esmakordselt esitas selle osa 2007. aastal Harvardi füsiist Howard Georgi. Osakestel on kindel mass, kui need ei ole footonid, mis on massiivsed. Elektroni või prootoni mass ei saa muutuda ükskõik kui palju on see hoogu - muuda massi (ja seega ka selle energiat) ja muudad selle osakesi. Osakestele on muutuv massenergia.

Kuigi teadlased ei ole veel jõududega seotud uut osakest leidnud, nägid nad, et pikamaa spin-spin-vastasmõju peab olema väiksem 1 miljonil teguril kui varasemad katsed. Kui jõud on olemas, on see nii väike, et kahe osakese, nagu elektroni ja neutroni vaheline gravitatsioonijõud on miljon korda tugevam.

Normaalsed, külmkapi magnet-tüüpi spin-interaktsioonid, mida vahendavad footonid, töötavad ainult väga lühikestel vahemaadel. Näiteks langevad magnetilised jõud pöördkujul vahemaa kaugusele - kaks korda kaugemale ja jõu tugevus langeb kaheksa korda. Pikemaheliste spin-spin-jõudude arv ei paista olevat nii palju läinud. Füüsikud on otsinud osakesi, mis sellist suhtlust läbi viivad aastaid, kuid pole neid näinud. Amhersti eksperiment seab karmimad piirid selle kohta, kui tugev on jõud, mis annab füüsikutele parema ülevaate sellest, kus otsida.

Maa elektronid

Teoreetikud olid juba teadnud, et jõud, mida nad otsivad, oleks nõrk ja seda saab tuvastada väga pikkade vahemaade korral. Nii et teadlased vajasid loomingulist võimalust seda otsida. Neil oli vaja leida koht, kus tonni elektronid olid rahvarohke kokku, et saada tugevam signaal.

"Elektroonil on suur magnetilist hetke," ütles Hunter. "Nad ühtivad Maa magnetväljaga paremini, seega on nad ilmselge valik." Midagi, mis surub maapinna magnetväljaga kokkupuutuvate elektronide keerutab, muudab nende keerutuste energiat väikese koguse abil. [50 Amazing Planet Earthi faktid]

Nii et Amherst ja Texase meeskonna meeskond otsustas kasutada Maa mantlit sisaldavaid elektrone, sest seal on palju neid - umbes 10 ^ 49. "Inimesed valmisid enne spin-polariseeritud neutronite proovide ettevalmistamist ja selliseid," ütles Hunter. "Nende allikas oli tihe ja kontrollitav. Kuid ma mõistsin, et suurema allikaga võite saada paremat tundlikkust."

Põhjuseks on see, et isegi kui ainult üks umbes kümnest miljonist mantellektroonist ühendab oma spinni Maa magnetväljaga, jätab see 10 ^ 42 neist. Kuigi neid ei ole võimalik kontrollida nii, nagu oleks neid laboris, on palju tööd.

Elektronikaart

Teadlased kaardistasid kõigepealt maapinnal olevate elektronide pöörlemissuundi ja tihedused. Kaardil baseerus Texase Ülikooli geoscient-dotsent Jung-Fu Lini töö ja uue dokumendi kaasautor.

Selle kaardi tegemiseks kasutasid nad Maa magnetvälja teadaolevat tugevust ja suunda kõikjal planeedi ümbrises ja koorikus. Nad kasutasid kaarti, et välja arvutada, kui palju nende elektronide mõju Maal oleks olnud Seattle'is ja Amherstis tehtud spin-tundlike katsete puhul.

Amhersti meeskond rakendas seejärel magnetvälja neutraalsete subatomiliste osakeste rühma - antud juhul neutronid - ja vaatasid nende pöördeid tähelepanelikult. Seattle'i grupp vaatas elektroni.

Nende eksperimentide keerutamise energia muutus oleneb suunast, millele nad suunasid. Spinnid pöörlevad rakendatud magnetvälja ümbruses kindlalt sagedusega. Kui mantli elektronid edastavad mõnda nende mõjutatavat jõudu, peaks see ilmnema labori osakeste sageduse muutusena.

Uute jõudude otsimise kitsendamise kõrval viitas eksperiment ka Maa sisemuse uurimisele. Praegu on Maa interjööri mudelid mõnikord ebajärjekindlad vastused selle kohta, miks näiteks seismilised lained levivad mantli kaudu nii nagu nad teevad. Viiendaks jõuks oleks võimalus "loendada" seal olevaid subatomilisi osakesi ja aidata teadlastel lahknevust mõista. See aitaks ka geoteadlastel näha, millist tüüpi rauda seal on ja milline on tema tegelik struktuur. "See annaks meile teavet, mida me üldjuhul ei pääse," ütles Lin.

Toimetaja märkus: Seda artiklit on fikseeritud Larry Hunteri perekonnanime parandamiseks värskendatud.

Jälgi WordsSideKick.com'i vidistama @wordssidekick. Me oleme ka Facebook & Google+.


Video Täiendada: Операция «Ы» и другие приключения Шурика.




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

© 2005–2019 ET.WordsSideKick.com