Verdens Største Atom Smasher Returns: 4 Ting, Det Kunne Finde

{h1}

Stor hadron collider genstarter i år efter en toårig hiatus. Her er fire ting, forskere håber at finde.

Verdens største partikelkollider er gearing op for et andet løb af smadre partikler sammen med næsten lysets hastighed. Efter en toårig hiatus for opgraderinger, vil Large Hadron Collider (LHC) genstarte i år, og forventes at være dobbelt så kraftig som den var under sin første runde.

I 2012 hjalp LHC med at finde beviser for Higgs boson, den partikel, der menes at forklare, hvordan andre partikler får deres masse. Opdagelsen af ​​de teoretiske beregninger, der blev fundet i decennier siden, og styrket standardmodellen, den nuværende ramme for partikelfysik.

Når LHC er slated for at køre ved energier kraftigere end nogen tidligere partikelaccelerator, hvad er fysikere i håb om at finde nu? [Se billeder af Large Hadron Collider]

Når LHC brænder op igen i år, vil det nå op til energier på 13 billioner elektron volt med tilstrækkelig strøm til at smelte 1 ton kobber. Denne løbetid forventes at vare indtil 2018.

På 2015-mødet i den amerikanske sammenslutning for fremme af videnskab, der blev afholdt 12.-16. Februar i San Jose, Californien, talte flere forskere involveret i eksperimenterne om deres forventninger til de kommende år. "Vi ser de første revner i standardmodellen," sagde Michael Williams, assisterende professor i fysik hos MIT, der bruger data fra LHC til at studere materie og antimateriel.

I en partikelaccelerator accelereres en strøm af protoner - normalt hydrogen eller noget tung, som bly - ved magnetiske felter i en 17 kilometer lang (27 kilometer) loop. Partiklerne accelereres til en hastighed bare et hår, der er mindre end lysets hastighed og derefter smadret ind i hinanden.

Disse kollisioner producerer en kaskade af subatomære partikler og stråling, der giver spor om stofets byggesten. Nogle af disse partikler er nye og ses normalt ikke uden for sådanne kollisioner, fordi de omdanner (eller "forfald") til mere velkendte typer efter kun en lille smule af et sekund. For eksempel viste partikelacceleratorer, at protoner blev lavet af kvarker og producerede W og Z bosoner, som bærer den svage nukleare kraft involveret i radioaktivt henfald. Derfor kommer partikelfysikere til stadig højere energier - jo mere energi i kollisionerne bliver jo mere tunge partikler produceret, hvilket betyder en større chance for, at noget interessant vil vise sig.

Her er fire ting, som LHC-holdene håber at finde i løbet af LHC's anden runde.

1. Supersymmetriske partnere

Supersymmetri er en teori (eller sæt af teorier), der siger, at partikler, der er opdelt i to klasser kaldet bosoner og fermioner, er relaterede, og at hver partikel har en "partner". Det betyder, at alle de kraftbærende partikler (bosoner) har en fermionpartner, og alle fermionerne har bosonpartnere. Gluinoen er for eksempel den supersymmetriske partner for gluonet. Gluoner bærer den stærke atomkraft, der holder protoner og neutroner sammen, så de er bosoner. Gluinos ville derfor være fermioner.

Imidlertid er supersymmetriske partnere endnu ikke blevet opdaget. Dette er et problem, fordi nogle af de teoretiske beregninger viser, at mindst et par skulle have været til stede nu. Når det er sagt, at LHC driver sit andet sæt eksperimenter, håber fysikere, at de vil se disse supersymmetriske partnere, som ville hjælpe med at indsnævre hvilken version af supersymmetri teori er korrekt, hvis nogen.

2. Mere end en Higgs?

Higgs boson løste et stort problem for standardmodellen, men det løftede også nogle vigtige spørgsmål. Teorier siger, at der kan være mere end en slags, og LHC's anden runde kan hjælpe med at svare på, hvor mange Higgs bosoner der er, og hvorfor Higgs har den masse, den gør. [Beyond Higgs: 5 Elusive Particles That May Lurk In The Universe]

3. Mørk stof

Mørk materie er de mystiske ting, der udgør ca. 25 procent af universets masse og energi. Astronomer siger, at der er omkring fem gange så meget som normalt, men mørkt materiel interagerer kun med ting via tyngdekraften. Som sådan ville en blomst af mørkt materiale i en kasse være usynlig. Det gør det svært at finde ud af, hvad det er.

LHC'en kan dog generere nok energi til at sprænge en mørkstofpartikel fra en af ​​kollisionerne. Mørk materie skal være elektrisk neutral (ingen positive eller negative ladninger) og ikke forfaldne om få sekunder. "Hvis vi finder noget, der ligner det, kunne det være mørkt stof ved LHC, ville vi forsøge at måle så meget vi kan om det... og forhåbentlig få hints om, hvordan det skal registreres direkte i andre eksperimenter," sagde Jay Hauser, en fysiker ved University of California, Los Angeles.

4. Løse nogle problemer med Big Bang

Ved hjælp af tungere protonbjælker, såsom guld eller bly, vil LHC give fysikere mulighed for at se, hvilke betingelser der var som nogle få milliardedele af en milliarddel af en milliardedel af et sekund efter universets fødsel. At undersøge, hvordan sagen opfører sig under disse forhold, kan give indsigt i, hvordan universet udviklede sig, som det gør - hvorfor den første sag hovedsagelig var hydrogen og helium, og hvorfor den har andelen af ​​materie og antimateriel, som den gør.

Følg WordsSideKick.com på Twitter @wordssidekick. Vi er også på Facebook og Google+. Originalartikel om 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