Natuurkundigen vermoeden dat er een tweede Higgs-deeltje is gevonden - zwaarder dan het eerste
De Large Hadron Collider blijft verbazen. Een paar jaar geleden ontdekten natuurkundigen het Higgs-deeltje door protonen met de snelheid van het licht in een gigantische ring met de snelheid van het licht te laten botsen en verbrijzelen. Laat het indirect zijn - in de nasleep van zijn verval, maar het werd ontdekt. Hiervoor kregen de wetenschappers die het bestaan van het Higgs-deeltje voorspelden - François Engler en in feite Peter Higgs zelf, in 2013 de Nobelprijs voor de natuurkunde.
Higgs huilde toen hij hoorde dat zijn en God boson was ontdekt
In experimenten die in december 2015 plaatsvonden, werden protonen met wraak beuken. Als gevolg hiervan werd een voor de wetenschap onbekend deeltje uit het universum geslagen. Na het uitvliegen viel het uiteen in fotonen. Hun energie maakte het mogelijk om de massa van het onbekende deeltje te schatten - ongeveer 750 giga-elektronvolt. En neem aan dat er een tweede Higgs-deeltje is gedetecteerd, dat 6 keer zwaarder is dan het eerste dat is uitgeschakeld in de experimenten van 2011 en 2012. Natuurkundigen spraken hierover op een conferentie die onlangs in Italië - in de Alpen - werd gehouden.
Botsingen van protonen met verdubbelde schudden een nieuw deeltje uit het universum
Volgens de theorie geeft het ene - het eerste - Higgs-deeltje massa aan materie in het heelal, waardoor alle andere deeltjes ‘zwaar’ worden. Daarom wordt het een goddelijk deeltje genoemd. Of een stukje van God. Zij was het die ontbrak voor de laatste overwinning van het standaardmodel, dat de structuur van ons universum verklaart. Slechts één deeltje.
Promotie video:
Het Higgsdeeltje is gevonden. Het standaardmodel zegevierde - het was niet nodig om het te herzien en op zoek te gaan naar nieuwe fysica. Het tweede Higgs-deeltje verpestte echter alles, aangezien het bestaan ervan niet in het standaardmodel was voorzien. Dat wil zeggen, het zou niet zo moeten zijn. En hij lijkt te zijn …
Wat en wat schenkt het tweede boson? Is dit een ander goddelijk deeltje? Er zijn geen exacte antwoorden. Er zijn nog steeds niet genoeg statistische gegevens om nog een Higgs-deeltje als echt te herkennen. Maar de kans hierop is groot - de onderzoekers van twee detectoren - CMS (Compact Muon Solenoid) en ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) kwamen onafhankelijk van elkaar op sporen van een onbekend deeltje.
Een van de detectoren die het verval van het tweede Higgs-deeltje registreerde.
Misschien, als de ontdekking wordt bevestigd, zal het nog steeds nodig zijn om een nieuwe fysica uit te vinden, waarin er veel meer deeltjes zijn dan in de oude.
Enkele hete wetenschappelijke hoofden fantaseren: wat als het tweede Higgs-deeltje het bestaan van een bepaalde vijfde fundamentele kracht aangeeft - naast de bekende vier: zwaartekracht, elektromagnetische interactie, sterke en zwakke nucleaire interactie?
Of behoort het nieuwe deeltje - aangezien het zo zwaar is - tot dezelfde donkere materie, die zogenaamd vol in het heelal zit, maar op geen enkele manier kan worden gedetecteerd?
Natuurkundigen op een kruispunt. Nieuwe experimenten bij de LHC kunnen overal worden gestart. Maar ze laten je niet vervelen.
AAN DE ANDERE KANT
Natuurkundigen zijn niet bang voor de zoektocht naar nieuwe fysica
Wetenschappers zouden overigens niet op één Higgs-deeltje gaan rusten. En de zoektocht naar benaderingen van nieuwe fysica maakte hen niet bang. Inderdaad, in een reeks experimenten met een gemoderniseerde LHC - verdubbelde capaciteit, die in 2018 zal eindigen - net op tijd voor het WK in Rusland, zou ik dit graag willen:
1. Krijg donkere materie. Volgens de theorie is deze stof in ons heelal al 85 procent. Maar praktisch is het nog steeds ongrijpbaar. Het is niet bekend waaruit donkere materie bestaat, waar, hoe en waarom het verborgen is.
Natuurkundigen zijn er niet zeker van of ze donkere materie rechtstreeks zullen kunnen zien - ze verwachten de deeltjes te registreren waarin het vervalt. Overigens werd het Higgsdeeltje op een vergelijkbare manier ontdekt.
2. Schakel enkele exotische deeltjes uit de protonen - bijvoorbeeld supersymmetrische, die zwaardere versies zijn van gewone deeltjes. In theorie zouden ze weer moeten bestaan.
3. Begrijp waar de antimaterie is gebleven. Volgens de bestaande natuurkundige theorieën zou onze wereld niet mogen bestaan. We zijn er immers van verzekerd dat het werd gevormd als resultaat van de oerknal, toen iets ongelooflijk kleins en ongelooflijk dichts plotseling "explodeerde", uitdreef en in materie veranderde. Tegelijkertijd moest antimaterie echter ook worden gevormd - precies hetzelfde bedrag als materie. Daarna moesten ze vernietigen - dat wil zeggen, verdwijnen met een lichtflits. Het resultaat is geen universum. Het is echter beschikbaar. En zo ja, dan was er als gevolg van iets meer materie dan antimaterie. Wat uiteindelijk leidde tot de opkomst van alle dingen. Maar wat veroorzaakte de vruchtbare openingsbias? En waar is uiteindelijk alle antimaterie gebleven? Onoplosbare raadsels. Ze zullen proberen ze op te lossen door antimateriedeeltjes te ontvangen in experimenten bij de LHC.
4. Kijk of er extra afmetingen zijn. De theorie geeft volledig toe dat er in onze wereld geen drie dimensies zijn - lengte, hoogte, breedte (X, Y, Z), maar veel meer. Hieruit zeggen ze, en de zwaartekracht manifesteert zich veel zwakker dan andere fundamentele interacties. Haar krachten gaan naar andere dimensies.
Natuurkundigen geloven dat het mogelijk is om het bestaan van extra dimensies te bewijzen. Om dit te doen, moet u deeltjes detecteren die alleen met aanvullende dimensies kunnen bestaan. Dienovereenkomstig zullen zij - natuurkundigen - bij nieuwe experimenten bij de LHC proberen dit te doen.
5. Regel zoiets als de schepping van de wereld. Natuurkundigen zijn van plan de eerste momenten van het leven in het universum te reproduceren. Experimenten waarin, in plaats van protonen, veel zwaardere loodionen zullen botsen, zouden moeten toelaten om terug te keren naar de oorsprong. En om een stof te produceren die ongeveer 13,7 miljard jaar geleden verscheen direct na de oerknal. En als gevolg daarvan. Het was tenslotte door deze raadselachtige gebeurtenis dat de schepping van de wereld zou hebben plaatsgevonden. En in het begin - de wereld - waren er geen atomen, laat staan moleculen, en was er alleen het zogenaamde quark-gluon-plasma. Het wordt aan gruzelementen gegenereerd door loodionen die zijn gebroken na frontale botsingen.
Eerdere soortgelijke experimenten verklaarden niet veel - er was niet genoeg aanvaringskracht. Nu is het verdubbeld. En het plasma zou hetzelfde moeten zijn als het pasgeboren universum waaruit het bestond.
Volgens één hypothese gedroeg het heelal zich, zodra het verscheen, niet als een gas. Zoals eerder gesuggereerd. Het was eerder vloeibaar - dicht en superheet. En de uitdrukking "quark-gluon-soep", die werd toegepast op de primaire materie erin, kan meer blijken te zijn dan alleen figuurlijk.
Als alternatief werd eerst een ongelooflijk heet gas gemaakt en daarna veranderde het in iets heet en vloeibaar. En pas toen - hieruit - begon de wereld om ons heen langzamerhand "te voorschijn te komen". Misschien zullen nieuwe experimenten met onbetaalbaar vermogen een nauwkeuriger begrip van de primaire materie mogelijk maken. En bepaal of het vloeibaar of gasvormig was.
Kernfysici willen begrijpen hoe het universum werkt
REFERENTIE
Reuze bagel
Natuurkundigen van de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek (CERN) hebben hun cyclopische machine opnieuw gelanceerd - de Large Hadron Collider (LHC), ook bekend als Large Hadron Collider (LHC), die op 3 juni 2015 werd gemoderniseerd. De botsingsenergie van protonen in eerdere experimenten was 7 tera-elektronvolt (TeV). En nu is het naar 14 TeV gebracht.
Toen de LHC net was gebouwd, baarde een van de natuurkundigen het aforisme: "We zullen proberen te zien wat er gebeurt en proberen te begrijpen wat het betekent." Nu is het aforisme nog relevanter geworden.
Vertegenwoordigers van 100 landen, meer dan 10 duizend wetenschappers en specialisten, waaronder enkele honderden uit Rusland, namen deel aan de oprichting van de LHC en aan daaropvolgende experimenten.
De LHC is een donutvormige protonenversneller met een diameter van 27 kilometer. Het is begraven op een diepte van 50 tot 175 meter op de grens van Zwitserland en Frankrijk. Het is bekleed met supergeleidende - deeltjes versnellen - magneten gekoeld door vloeibaar helium. Twee bundels deeltjes bewegen in tegengestelde richting rond de ring en botsen met bijna de lichtsnelheid (0,9999 ervan). En versplinteren in gruzelementen: in zoveel fragmenten, waarin niets eerder kon worden verbrijzeld. De resultaten worden vastgelegd met behulp van de enorme detectoren ALICE, ATLAS, CMS en LHCb.
Grote Hadron Collider Ring
Wetenschappers streven ernaar het aantal botsingen op een miljard per seconde te brengen. De bundels protonen die langs de botsring reizen, volgen de zogenaamde pakketjes. Tot nu toe zijn er 6 pakketten met elk ongeveer 100 miljard protonen. Verder wordt het aantal pakketten verhoogd tot 2808.
De experimenten, die duurden van 2009 tot 2013, en de huidige serie - over de gemoderniseerde collider - veroorzaakten geen cataclysmen: mondiaal noch lokaal. Hoogstwaarschijnlijk zal het in de toekomst worden overgedragen. Toegegeven, er zijn plannen om de energie van botsingen van protonen op 33 tera-elektronvolt (TeV) te brengen. Dit is meer dan twee keer zoveel als bij de experimenten die nu gaande zijn.
Vladimir LAGOVSKI