Fysikere Målte Kun En Af ​​De Fire Grundlæggende Kræfter Af Naturen. Nu Er De Bummed.

{h1}

Den mest præcise måling alligevel af den svage kraft viser ingen tegn på ny fysik.

Kalk op en anden sejr til Standard Model, den bemærkelsesværdigt succesfulde teori, der beskriver, hvordan alle de kendte grundpartikler interagerer.

Fysikere har dog gjort den mest præcise måling endnu, hvor stærkt den svage kraft - en af ​​naturens fire grundlæggende kræfter - virker på protonen.

Resultaterne, der blev offentliggjort i dag (9. maj) i tidsskriftet Nature, er, hvad standardmodellen forudsagde, og endnu et slag for fysikernes indsats for at finde kinks i teorien og opdage ny fysik, der kunne forklare, hvad mørkt materiale og mørk energi er. [Mærkelige Quarks og Muons, Oh My! Naturens mindste partikler diskuteres]

Trods sine triumfer er standardmodellen ufuldstændig. Det forklarer ikke mørkt materiale og mørk energi, som sammen kan udgøre mere end 95 procent af universet og alligevel aldrig er blevet observeret direkte. Teorien omfatter heller ikke tyngdekraften eller forklarer hvorfor universet indeholder mere materiel end antimateriel.

Test af standardmodellen

En vej mod en mere komplet teori er at teste, hvad standardmodellen siger om den svage kraft, som er ansvarlig for radioaktivt henfald, hvilket gør det muligt for de nukleare reaktioner, der holder solen skinnende og kører atomkraftværker. Styrken af ​​den svage krafts interaktioner afhænger af en partikels såkaldte svage ladning, ligesom den elektromagnetiske kraft afhænger af elektrisk ladning, og tyngdekraften afhænger af masse.

Det Q-svage eksperiment, en flerårig indsats, der involverede mere end 100 forskere fra mere end 20 institutioner, satte op til at måle protons svage ladning for første gang.

"Vi håbede bare på, at dette var en vej til at finde en revne i standardmodellen," sagde Greg Smith, fysiker ved Jefferson National Accelerator Facility i Virginia og projektleder for Q-svage eksperimentet.

Forskerne sprøjtede stråler af elektroner ved en protonpool. Spinderne af elektronerne var enten parallelle eller parallelle med strålen. Ved kollision med protonerne ville elektronerne scatter, hovedsagelig på grund af interaktioner, der involverer den elektromagnetiske kraft. Men for hver 10.000 eller 100.000 spredninger sagde Smith, at man skete via den svage kraft.

I modsætning til den elektromagnetiske kraft adlyder den svage kraft ikke spejlsymmetri eller paritet, som fysikere kalder det. Så når der interagerer via den elektromagnetiske kraft, spredes en elektron på samme måde, uanset dens rotationsretning. Men når man interagerer via den svage kraft, afhænger sandsynligheden for, at elektronen spredes, alligevel så lidt om, hvorvidt spolen er parallel eller antiparallel i forhold til den retning, som elektronen rejser.

I eksperimentet vekslede strålen mellem fyringselektroner med parallelle og anti-parallelle spinder omkring 1.000 gange i sekundet. Forskerne fandt, at forskellen i spredning sandsynlighed var blot 226,5 dele per milliard, med en præcision på 9,3 dele per milliard. Det svarer til at finde, at to ellers identiske Mount Everests varierer i højden af ​​tykkelsen af ​​en dollarmønter - med en præcision ned til bredden af ​​et menneskehår.

"Dette er den mindste og mest præcise asymmetri, der nogensinde er målt i spredning af polariserede elektroner fra protoner", siger Peter Blunden, fysiker ved University of Manitoba i Canada, som ikke var involveret i undersøgelsen. Måling, tilføjede han, er en imponerende præstation. Endvidere viser det, at disse relativt lavenergi-eksperimenter kan konkurrere med kraftige partikelacceleratorer som Large Hadron Collider i nærheden af ​​Genève, siger Blunden.

Selvom protonens svage opladning viste sig at være stort set, hvad standardmodellen sagde det ville være, er alt håb ikke tabt for at finde ny fysik en dag. Resultaterne begrænser kun, hvad den nye fysik kan se ud. For eksempel sagde Smith, at de udelukker fænomener, der involverer elektron-proton-interaktioner, der forekommer ved energier under 3,5 teraelektron volt.

Alligevel ville det have været meget mere spændende, hvis de havde fundet noget nyt, sagde Smith.

"Jeg var skuffet," sagde han til WordsSideKick.com. "Jeg håbede på en vis afvigelse, et signal. Men andre mennesker var lettet over, at vi ikke var langt væk fra, hvad standardmodellen forudsagde."

Oprindeligt udgivet 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