Ponowne uruchomienie Wielkiego Zderzacza Hadronów i poszukiwanie piątej siły natury | Wielki Zderzacz Hadronów

ten Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) zostanie wznowiony w piątek po trzyletniej przerwie i oczekuje się, że rozwiąże problem naukowy dotyczący tego, czy istnieje tajemnicza anomalia, która może wskazywać na istnienie piątej fundamentalnej siły natury.

zagadkowe wyniki Wspomniałem w zeszłym roku Ponownie rozpalił nadzieję, że zderzacz o długości 20 mil może dokonać drugiego ogromnego odkrycia, ponad dekadę później. bozon Higgsa.

„Wchodzimy w ten wyścig z większym optymizmem co do możliwości nadchodzącej rewolucji” – powiedział dr Mitch Patel, fizyk cząstek z Imperial College London, którego zespół był odpowiedzialny za badania w zeszłym roku.

Jak dotąd wszystko, co zostało odkryte w LHC – w tym Higgs – jest zgodne z tzw Forma standardowa. Jest to wiodąca teoria fizyki cząstek od lat 70. XX wieku, ale wiadomo, że jest niekompletna, ponieważ nie wyjaśnia niektórych z najgłębszych tajemnic fizyki, takich jak natura ciemnej materii.

Ale, Dane zebrane w eksperymencie LHCb.jeden z czterech masywnych detektorów cząstek w Cern w Szwajcarii, który wydaje się pokazywać cząstki zachowujące się w sposób, którego nie można wyjaśnić za pomocą Modelu Standardowego.

Eksperyment przyglądał się rozpadowi cząstek zwanych kwarkami piękności, które zgodnie z oczekiwaniami będą rozpadać się w równym tempie na elektrony i ich cięższych kuzynów, miony. Wydaje się jednak, że kwarki piękności zawierają o 15% mniej mionów, co wskazuje na to, że nieznany czynnik – potencjalnie nowa siła – przechylał szalę. Dwa z najlepszych kandydatów to hipotetyczne cząstki przenoszące siły zwane leptokwarkami lub liczbami pierwszymi Z.

„Stawka jest bardzo wysoka” — powiedział Patel. „Jeśli to potwierdzimy, będzie to rewolucja, jakiej nigdy nie widzieliśmy – na pewno w moim życiu. Nie chcesz tego schrzanić.”

Przed zamknięciem LHC w celu modernizacji w 2018 r. zespół zebrał wystarczającą ilość danych, aby wskazać, że szanse na wynik przypadkowy wynosił około tysiąca. Ale złoty standard dla fizyki cząstek elementarnych jest znacznie bardziej rygorystyczny na poziomie ufności 3,5 metra, co oznacza, że ​​przed ogłoszeniem odkrycia potrzeba więcej danych. Istnieje również od dawna możliwość, że jakaś nieznana wada eksperymentalna może wyjaśnić wyniki.

READ  Te samce pająków przyjęły niezwykłą strategię przetrwania kanibalizmu seksualnego

„Kiedy pokazujecie ten wynik fizykom cząstek, ich pierwszym instynktem jest: „Chcieliście schrzanić”, a nie nową siłą natury – powiedział Patel. „My, fizycy, lubimy być ponad pewnością i wyjść po drugiej stronie”.

W ciągu ostatniego roku oczekiwania wzrosło o bardziej intrygujące wskazówki dotyczące fizyki wykraczające poza Model Standardowy widziane w innych eksperymentach, w tym niedawnych. Niewyjaśnione wyniki Fermilabu w Stanach Zjednoczonych.

„Wygląda na to, że teraz istnieje zestaw luźnych włókien”, powiedział profesor John Butterworth z University College London, który pracuje nad eksperymentem Atlas Wielkiego Zderzacza Hadronów. „To sprawiło, że zacząłem myśleć, że może być coś w zasięgu od tego lub następnego biegu”.

Butterworth powiedział, że jeśli LHC nie wykryje nowej nauki wykraczającej poza Model Standardowy, nie oznaczałoby to porażki, ale pozostawiłoby pole „trochę w rozterce” co do tego, gdzie powinniśmy szukać dalej.

Oczekuje się, że trzecia runda potrwa do 2026 roku, po modernizacji, która obejmowała instalację dodatkowych silnych magnesów zaprojektowanych do kompresji protonów wewnątrz zderzacza w drobniejsze, gęstsze wiązki. Zwiększy to częstotliwość zderzeń cząstek wewnątrz akceleratora, co oznacza, że ​​naukowcy będą mogli z większą dokładnością monitorować rzadkie zdarzenia.

„Potencjał odkrywania nowych pomysłów jest wciąż bardzo duży” – powiedział Ashutosh Kotwal, eksperymentalny fizyk cząstek z Duke University w USA i współprzewodniczący grupy badawczej zajmującej się eksperymentem Atlas Wielkiego Zderzacza Hadronów. że dane, które zebraliśmy do tej pory, to tylko jedna dziesiąta całości. Co planujemy. Jest za wcześnie, by stracić serce”.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.