Pemecut zarah yang ditingkatkan boleh mendedahkan butiran baharu tentang fabrik realiti

Lebih cepat, lebih baik, lebih kuat.

Fasa baharu operasi di Large Hadron Collider — pemecut zarah terbesar di dunia — dijadualkan bermula dalam beberapa minggu, hanya sehari selepas ulang tahun ke-10 pencapaian terbesarnya setakat ini: penemuan boson Higgs yang telah lama dicari .

Pembukaan semula pelanggar (ia telah ditutup sejak 2018) merupakan peristiwa penting untuk sains global, kerana perkara yang secara amnya dianggap sebagai salah satu eksperimen sains terbesar yang pernah dijalankan telah membantu mendedahkan butiran penting tentang fabrik realiti.

The Penemuan Higgs pada Julai 2012 mengesahkan Model Standard Fizik Zarah, yang masih memegang pengaruh sebagai penjelasan terbaik tentang cara jirim berfungsi. Tetapi saintis berharap larian LHC terbaharu akan menjelaskan misteri kewujudan yang lebih besar – termasuk zarah halimunan yang membentuk jirim gelap, dan sebab ada apa-apa di sini sama sekali.

“Kami kini bersedia untuk Larian 3,” kata Rende Steerenberg, yang mengetuai operasi pancaran untuk CERN, organisasi antarabangsa yang menjalankan LHC — gelang terowong dan gua pengesan tersembunyi yang luas dibina di bawah tanah di bawah padang, pokok dan bandar di sempadan Perancis dan Switzerland, lebih 5 batu melintang dan lebih 16 batu di sekelilingnya.

LHC telah tidak aktif selama lebih daripada tiga tahun sementara ia telah dinaik taraf dengan penambahbaikan bernilai berpuluh juta dolar — kemudahan yang dinaik taraf itu akan mencapai tenaga sehingga 13.6 trilion volt elektron (TeV), berbanding hanya 13 TeV dalam larian sebelumnya — dan peralatan pengesan lanjutan untuk memeriksa dengan lebih baik letupan huru-hara di dalam penghancur atom gergasi. Ia kini sedang diuji pada kuasa rendah, dan perlanggaran percubaan pertama larian ketiga akan bermula pada 5 Julai.

LHC menggunakan magnet gergasi untuk mempercepatkan rasuk proton dan nukleus atom ke arah yang bertentangan di sekeliling gelang bawah tanah, dan kemudian membawa mereka bersama untuk satu siri perlanggaran tenaga tinggi pada kelajuan cahaya. Ini mencapai tenaga yang tidak pernah dilihat sejak detik pecahan pertama alam semesta selepas Letupan Besar.

Mengkaji sisa-sisa perlanggaran sedemikian boleh memberitahu saintis zarah yang terbentuk di dalamnya, walaupun hanya untuk pecahan terkecil sesaat. Para saintis berteori bahawa beribu-ribu perlanggaran yang dilakukan di dalam LHC setiap jam akan menghasilkan sekurang-kurangnya beberapa zarah eksotik yang mereka cari.

Steerenberg menjelaskan bahawa peningkatan LHC terbaharu adalah separuh langkah sebelum kaedah pengesanan yang lebih baik dipasang selepas 2027, apabila LHC akan beroperasi pada kapasiti penuh sebagai LHC “Bercahaya Tinggi” — penjelmaan keempat dan terakhir sebelum pemecut zarah yang lebih besar, Pelanggar Pekeliling Masa Depandatang dalam talian selepas 2040.

LHC adalah alat penting untuk ahli fizik. Beberapa masalah yang tidak dapat diselesaikan kekal dalam teori yang dimaksudkan untuk menerangkan realiti fizikal – sebahagian daripadanya bermula pada awal abad ke-20 – dan saintis telah mencadangkan pelbagai idea untuk bagaimana semuanya sesuai bersama. Beberapa idea tersebut berfungsi di atas kertas, tetapi memerlukan kewujudan zarah tertentu dengan kualiti tertentu.

LHC ialah pemecut zarah paling maju yang dibina setakat ini, dan direka bentuk untuk mencari zarah tersebut dan mengukurnya. Hasilnya digabungkan ke dalam Model Standard, yang menerangkan semua zarah yang diketahui (pada masa ini terdapat 31, termasuk boson Higgs) dan tiga daripada empat daya asas yang diketahui: daya elektromagnet, daya nuklear kuat dan daya nuklear lemah, tetapi bukan graviti.

Selain membenarkan ukuran zarah yang lebih tepat yang membentuk semua perkara yang kita lihat, saintis berpendapat LHC yang dinaik taraf boleh membantu menyelesaikan beberapa anomali dalam Model Standard yang telah dilaporkan baru-baru ini.

Salah satu yang paling membingungkan ialah percanggahan dalam pereputan B-meson, zarah sementara yang terdiri daripada dua jenis quark – zarah subatom yang membentuk proton dan neutron.

Mengikut teori, B-meson harus mereput menjadi elektron dan muon – kelas zarah subatom yang berkaitan – dengan jarang yang sama. Tetapi eksperimen menunjukkan B-meson mereput menjadi elektron kira-kira 15 peratus lebih kerap daripada mereput menjadi muon, kata ahli fizik zarah Chris Parkes, yang mengetuai eksperimen Large Hadron Collider Beauty (LHCb).

LHCb dinamakan untuk quark “kecantikan” yang menonjol dalam kajian eksperimen tentang perbezaan antara jirim dan antijirim (quark juga boleh diklasifikasikan sebagai “kebenaran,” “atas,” “bawah,” “pesona” atau “pelik”, bergantung pada ciri-ciri mereka).

Jumlah jirim dan antijirim yang sama sepatutnya telah memusnahkan satu sama lain pada detik pertama Big Bang, tetapi itu jelas tidak berlaku: sebaliknya, jirim mendominasi, dan percubaan LHCb bertujuan untuk mengetahui sebabnya.

Anomali yang dilaporkan dalam pereputan B-mesons adalah berkaitan dengan soalan itu, kata Parkes, dan larian baharu LHC boleh memberikan gambaran tentang mengapa pereputan anomali itu berlaku.

“Terdapat banyak ukuran yang berbeza dan, yang menarik, sebilangan besar daripada mereka menunjuk ke arah yang sama,” katanya. “Tetapi tidak ada ‘pistol merokok’ – sebaliknya ia adalah gambar yang menarik yang telah dilihat sejak beberapa tahun kebelakangan ini.”

Satu lagi anomali ketara adalah dalam jisim W-boson, zarah subatom yang terlibat dalam tindakan daya nuklear lemah yang mengawal beberapa jenis radioaktiviti.

Model Standard meramalkan W-boson mempunyai jisim sekitar 80,357 juta volt elektron, dan angka itu telah disahkan dalam beberapa eksperimen pemecut zarah.

Tetapi satu siri eksperimen yang tepat pada pemecut zarah Tevatron besar-besaran di Fermilab berhampiran Chicago sebaliknya mencadangkan bahawa W-boson mempunyai berat lebih sedikit daripada yang sepatutnya – dan ia mungkin hanya menunjuk kepada “fizik baharu” di luar Model Standard.

Ahli fizik zarah Ashutosh Kotwal, seorang profesor di Universiti Duke di Durham, Carolina Utara, yang mengetuai penyelidikan di Fermilab yang melaporkan percanggahan pada awal tahun ini, berpendapat ia mungkin disebabkan oleh penyempurnaan Model Standard yang dipanggil “supersimetri,” yang belum ada bukti kukuh sebelum ini.

Kotwal juga seorang penyelidik di LHC, dan dia berharap lariannya yang dinaik taraf dapat mengesahkan bahawa supersimetri bukan sekadar idea. “Ada kemungkinan bahawa W-boson merasakan kewujudan zarah supersimetri,” katanya.

Dan jika supersimetri ternyata menjadi prinsip alam semesta, ia boleh menjelaskan beberapa misteri lain – seperti sifat hantu. zarah “jirim gelap”. bahawa ramai ahli fizik berpendapat membentuk sekitar tiga perempat daripada semua jirim di alam semesta.

Walaupun graviti daripada zarah jirim gelap menerangkan struktur galaksi, zarah itu sendiri tidak pernah dilihat dan ahli fizik masih belum dapat menjelaskan apa itu.

“Jika kita mencari petunjuk zarah ini secara langsung di LHC, itu akan menjadi manifestasi supersimetri yang berpotensi dan ia akan menjadi manifestasi jirim gelap pada masa yang sama,” kata Kotwal. “Itulah perkara yang saya tolak.”

We wish to give thanks to the writer of this short article for this awesome content

Pemecut zarah yang ditingkatkan boleh mendedahkan butiran baharu tentang fabrik realiti


Check out our social media profiles as well as other pages related to it.https://paw6.info/related-pages/