CERN igjen "følte" ny fysikk

Fra midten til slutten av det tjuende århundre kvantefysikken ble demontert bit for bit en enhetlig teori for fysikk, foreslått av Einsteins generelle relativitetsteorien. stor fysikk er underlagt tyngdekraften, men bare kvantefysikken kan beskrive observasjon av små. Siden da, den fortsatte teoretisk tautrekking mellom tyngdekraften og de andre tre fundamentale kreftene fysikk under forsøk på å utvide den tyngdekraft eller quantum fysikk, at man kan absorbere en annen. Nye målinger mottatt fra Large Hadron Collider, viser et avvik mellom prognoser av Standardmodellen, som kan hint på en helt ny sfære i universet underliggende beskrevet av quantum fysikk. Selv om bekreftelse av disse avvikene krever retesting vil bekreftelse bety et vendepunkt i vår mest grunnleggende beskrivelse av partikkelfysikk i dag.

CERN igjen

kvantefysikerne har oppdaget at ikke mesoner gå i oppløsning i en Kaon og myon så ofte som det kreves i standardmodell. De mener at økningen i kraft av Large Hadron Collider vil åpne en ny type partikkel som er ansvarlig for dette avviket. Selv om forskjellen kan føre til en feil i data eller teori, i dette tilfellet, i stedet for en ny partikkel forbedret LHC ville være en velsignelse for flere prosjekter i forkant av fysikk.

Standardmodell

Standardmodellen - det er et velprøvd fundamental teori om kvantefysikk, som beskriver tre av de fire fundamentalkraft som antas å styre vår fysiske virkelighet. Quantum partikler kommer i to hovedtyper: kvarker og leptoner. Quarks er bundet sammen i forskjellige kombinasjoner for å danne partikler som protoner og nøytroner. Protoner, nøytroner og elektroner er kjent for å samle inn de atomer. "Lepton familie" har en tyngre versjon av elektron - som myonet - og quarks kan samles i hundrevis av andre komposittpartikler. To av dem, jo ​​lavere og K-mesoner, var involvert i detektiv quantum, som trakk oppmerksomheten til forskere. B-meson henfall av K-meson, etterfulgt myonet (mu-) og anti-myon (mu +).

anomali

Forskere har oppdaget en sannsynlighet på 2, 5 Sigma, eller 1 til 80 som i fravær av uventede effekter, det vil si nye fysikk, mer avvikende fordeling enn det som observeres, vil være omtrent 1, 25% av tilfellene, at professor Spencer Klein, forsker Officer Lawrence Berkeley National Laboratory. Klein var ikke involvert i studien.

Enkelt sagt, er forfallet frekvensen for særkvark mesoner i proton kollisjoner ved LHC lavere enn forventet. "Fangsten er at med 2, 5 sigma, eller data litt feil eller litt teori er feil, eller det er et snev av noe utover Standardmodellen", sier Klein. "Jeg vil satse på noe en av de to første."

Ifølge Klein oppfatning er dette avviket uunngåelig, gitt den store mengden av data som datamaskiner opererer i operasjoner med LHC. "Med petabaytovymi datasett med BAC og moderne datamaskiner, kan vi produsere et enormt antall beregninger av forskjellige størrelser", sier Klein. "The LHC har gitt mange hundre resultater. Statistisk sett, kan noen av dem viser svingninger i 2, 5 sigma". Partikkelfysikk er vanligvis forventet svingning av 5 sigma, før slo bjelle.

Disse sistnevnte avvikende observasjonene også ikke var tatt fra taket. "Jeg lurer på hvordan disse observasjonene korrelerer med andre avvikende måle prosesser som involverer B-mesoner, laget de siste årene," sier Dr. Tevong Yu, medforfatter av studien og en junior forsker ved University of Cambridge. "Disse uavhengige målinger var mindre ren, men mer betydelig. I sum, er sjansen for at alle disse ulike målinger avviker fra standardmodellen, i nærheten av en i 16 000, eller 4 sigma, "sier han.

CERN igjen

Utvidelse av standardmodellen

Med unntak av statistiske eller teoretiske feil Tevong mistenkte som maskerer nærværet av anomalier helt nye partikler eller nye leptoquarks spor bosoner. Inne i den nedre mesoner kan quantum eksitasjons- nye partikler forstyrrer den normale desintegrasjonsraten. I sin studie, konkluderte forskerne at den oppdaterte BAK kan bekrefte eksistensen av nye partikler og foreta en kraftig oppgradering til Standardmodellen i prosessen.

"Det ville være revolusjonerende for vår grunnleggende forståelse av universet," sier Tevong. "For partikkelfysikk, vil dette bety at vi vil heve et ytterligere lag av Natur og fortsette reisen til de mest grunnleggende byggesteinene. Det vil være viktig for kosmologi, siden den er basert på vår forståelse av de grunnleggende teorier om tidlige universet. Samspill mellom kosmologi og partikkelfysikk har vært svært fruktbart i det siste. Som for mørk materie, hvis det oppstår fra samme nye fysiske sektor, som er bygget leptoquarks, kunne vi også finne sine spor. "

Den kunnskap - kraft

Hittil har forskere fra LHC observert bare spøkelser og anomalier som hint på partiklene som eksisterer ved høye energinivåer. For å bevise sin eksistens, til de fysikere behov bekrefter indirekte tegn, og for dette er det nødvendig å vente til LHCb forsøket ikke vil samle inn mer data på henfall av B, for å gjøre mer nøyaktige målinger, "sier Tevong. "Vi får også uavhengig bekreftelse fra et annet eksperiment, Belle II, som vil bli følt i de neste årene. Tross alt, hvis forfallet målingen B vil fortsatt være i strid med prognosene for Standardmodellen, er vi sikker på at det å spille noe utover Standardmodellen. " For å fastslå eksistensen av nye partikler, fysikere behov for å gjøre dem så vel som lavere mesoner eller Higgs bosoner, og observere deres forråtnelse. Det faktum at de ikke har sett slike eksotiske partikler ved LHC (for nå), noe som betyr at de kan være for tungt for sin produksjon trenger mer energi.

CERN igjen

kvantesprang for BAC

Letingen etter nye partikler ved LHC er ikke avhengig av forventninger. Sannsynligheten for å observere nye fenomener er direkte proporsjonal med antall partikler, ble drept i sammenstøt. "Jo flere partikler det er, jo større er sjansen for at vi vil legge merke til høyre på bakgrunn av mange andre hendelser i disse kollisjonene", forklarer Tevong. Letingen etter nye partikler, sammenligner han letingen etter en nål i en høystakk, lettere å finne en nål i en høystakk, som er full av nåler.

Dersom avvik er bekreftet, vil standardmodellen må endres. Men økningen av energi, og i hvilken grad den neste generasjon men vil orienteres slagmøllen. Mulig og komme til mørk materie. Og der, stirrende, vil kombinere alle disse interaksjoner mellom de ulike uregelmessigheter i en enhetlig og elegant teori.