Atom Smashers Find Noget Ikke Så Charmerende

{h1}

Atom smashers giver nu forskere mulighed for at undersøge teorier ud over standardmodellen, der forudsagde higgs, med den mulige opdagelse af en helt ny partikel.

Den nye generation af atommaskere som Large Hadron Collider tilbyder hints om, at ny fysik (og eksotiske nye partikler) afventer opdagelse. Og forskere er lige ved at nå det punkt, hvor de kan udforske disse alternativer.

På en pressekonference søndag (14. april) på det amerikanske fysiske samfundsmøde i Denver tilbød tre paneldeltagere deres påbegyndelse af søgen efter nye partikelarter, herunder en struktur, der aldrig var set før og for at bekræfte, at en model kaldet supersymmetri kunne være sandt.

Den nye struktur, der for øjeblikket hedder Y (4140), blev opdaget i eksperimentelle data hos Fermilab og Large Hadron Collider (LHC). "Vi ved ikke, hvad det er," sagde Kai Yi, fysiker ved University of Iowa og en af ​​paneldeltagerne. Det kunne være en slags eksotisk ny kombination af kvarker, men ikke den såkaldte charmonium, der involverer charme kvarker eller noget helt andet. [Beyond Higgs: 5 eksklusive partikler, der afventer opdagelse]

Yi sagde, at nuværende accepterede modeller af partikler kaldet kvarker gør forudsigelser om, hvad man bør finde i partikelaccelerator kollisioner. Mens fysikere ikke direkte kan observere disse nærlyskollisioner, kan de "gennem" højteknologiske detektorer se kaskade af partikler, der resulterer; det er hvad der fortæller observatører, hvilke slags partikler der var til stede før og under kollisionen. I dette tilfælde så forskerne noget, der ikke passer til model forudsigelserne. Uanset om det er en partikel eller noget andet, er det stadig et åbent spørgsmål, sagde Yi.

Ud over standardmodellen

Mange nuværende teorier i fysik, under den dominerende rammestandardmodel, er blevet godt testet. Alligevel har fysikere stadig mange ubesvarede spørgsmål, især om fænomener som mørk materie, samt hvordan man forbinder de grundlæggende kræfter i naturen, i såkaldte Grand Unified Theories, sagde Sung-Won Lee, assisterende professor i fysik ved Texas Tech University.

"Vi har tre generationer af elementære partikler," sagde Lee. "Vi leder efter tegn på ny fysik... for uenigheder med standardmodel forudsigelserne."

Yi sagde, at den nye struktur kan være tegn på, at kvarker går sammen på uventede måder. Analysere data fra LHC og dets forgænger, Tevatron at Fermilab, Yi sagde Y (4140) kan være et sæt kvarker, der har sluttet sig sammen på en måde, som de normalt ikke gør. [Infografisk: Standardmodellen forklaret]

Quarks er de grundlæggende byggesten af ​​materie. De kommer i seks "smagsoplevelser" - op, ned, mærkelige, charme, bund og top. De har også "farveafgift", som ikke har noget at gøre med farve, men er en måde at beskrive en matematisk kvalitet af kvarker på.

En proton er lavet af tre kvarker, to op og en ned, mens en neutron er lavet af to ned kvark og en op kvark. Protoner og neutroner er baryoner. Quarks kan også forbinde med antikviteter og lave en anden klasse af partikler kaldet mesoner, som dukker op i partikelacceleratorer.

For at gøre en partikel ud af kvarker er det nødvendigt at have "farveladningen" tilføje op til at være "farveløs" - så en proton skal have kvarker, der er røde, grønne og blå. En meson, lavet af to kvarker, skal have en kvark og en antikvark - for eksempel er en pion (produceret i radioaktive nedfald) lavet af en up quark og en anti-down quark.

Yi sagde en sådan "standard" meson hedder charmonium, lavet af en charme kvark og sin egen antikvark. Den struktur, som LHC- og Fermilab-eksperimenterne fandt, stemte imidlertid ikke overens med det. Der er stor tillid til, at denne opdagelse ikke kun er en artefakt af dataene eller en udsving. "Chancen for, at dette kun er en udsving, er en ud af 10 til minus syvende," sagde han eller 1 ud af 10 millioner.

Der er mange modeller kaldet "eksotiske quark-modeller", der for eksempel antager at fire kvarker er sammenføjet. Men Yi sagde det er langt fra klart, hvilken model, hvis nogen er gældende her.

Mørk materie og supersymmetri

Standardmodellen har været grundlæggeren af ​​fysik i årtier, og det har været ret succesfuldt - det forudsagde eksistensen af ​​Higgs boson, for eksempel beviser, som endelig blev fundet sidste år af teams fysikere, der arbejder med Large Hadron Collider ( LHC). (Det er stadig ikke sikkert, at de opdagede Higgs er den samme slags, man kan forvente af standardmodellen.)

Der er dog stadig nogle problemer. For eksempel ved astrofysikere, at en stor del af universet består af noget, der hedder mørk materie, et usynligt stof, der kun interagerer med andet stof via tyngdekraften. Standardmodellen har problemer med at regne med det, da det gør mørke stoffer ud af partikler, som vi ved, ikke ville få det samme. [8 Forvirrende Astronomi Mysterier]

Et andet ubesvaret mysterium kaldes hierarkiproblemet. Gravity er 10 ^ 32 gange svagere end den svage atomkraft, der styrer fænomener som radioaktivitet. Det er stadig ikke klart, hvorfor og supersymmetri teorier kan være et svar på det problem.

Supersymmetri (eller SUSY) er en teori der siger de partikler, der udgør sagen, kaldet fermioner, og de, der bærer kræfter, kaldet bosoner, har alle "superpartners". Superpartnerne ville alle have de samme kvanteegenskaber bortset fra en, som beskriver deres spins. Fermioner - for eksempel elektroner - har halvt heltal, mens bosoner har såkaldte heltalspinser.

Men indtil videre har ingen fundet de supersymmetriske partnere til kendte elementære partikler - i hvert fald endnu ikke. Lee sagde, at LHC nærmer sig energier, hvor nogle af disse partikler kan findes.

I den vene sagde Santiago Folgueras fra University of Oviedo i Spanien, at det nylige arbejde har givet forskere en bedre ide om, hvor de skal kigge efter SUSY-partikler, men det er svært at gøre, fordi der ikke er mange "begivenheder" eller partikelforfald, der giver data. De fleste af fremskridtene har været ved at fastsætte lavere grænser for de energier, hvor supersymmetriske partnere sandsynligvis vil blive observeret.

Det betyder ikke, at der ikke er skeptikere af teorier som supersymmetri. Mikhail Shifman, en professor ved University of Minnesota, skrev et essay om ArXiv, et websted hvor fysikere skriver deres forskning i oktober 2012 og siger, at der er en god chance for, at supersymmetri teorier kan være en blindgyde. Han bemærkede, at opdagelsen af ​​Higgs boson var en solid bekræftelse af standardmodellen (i det mindste indtil videre), men ingen af ​​de supersymmetriske partnere af elementære partikler er fundet endnu.

Matt Strassler, en tidligere professor i fysik hos Rutgers, sagde Shifman var lidt for tidlig. LHC-arbejdet har udelukket mange former for SUSY-teori, selv om ingen bred teorigruppe helt er udelukket.

Lee sagde, at meget mere arbejde stadig kræves for at indsnævre mulighederne. "Det er som om du tabte din vielsesring på en strand og skal finde den. Det er et stort område at se i."

Derfor er det vigtigt for forskere fra mange institutioner at gøre denne form for arbejde, tilføjede han. "Hvis du har dine venner, hjælper du med at se, har du en meget bedre chance for at finde den."

Følg os @wordssidekick, Facebook og Google+. Originalartikel på WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com