https://bodybydarwin.com
Slider Image

LHCs seneste partikelkollisioner finder, hvad der kan være en ny form for stof

2021

Nogle usædvanlige nye fysikker kan dukke op hos Large Hadron Collider, hvor partikler opfører sig på en overraskende måde. Kollisioner mellem protoner og blykerner danner muligvis en ny type stof, der er afhængig af kvanteforvikling, ifølge partikelfysikere.

Compact Muon Solenoid, en af ​​de to hovedmagnetpartikeldetektorer i LHC, har været travlt med at slå sammen blyioner og protoner. Når partikler kolliderer med utrolige energier, sprænger de hinanden i deres bestanddele, og fysikere kigger efter de byggesten i splittelen. Sådan fandt LHC-forskere Higgs-bosonen i sommer. (I dette nye tilfælde ledte forskerne efter partikeladfærd, ikke nødvendigvis nye grundlæggende bits.)

Spalten flyver normalt ud i alle retninger med hastigheder, der nærmer sig lyset - men nogle gange gør de eksploderede bit noget andet. De flyver væk fra hinanden, men på en ordnet måde korreleret med hinanden. Dette er set før i proton-proton-kollisioner og også i kollisioner mellem kernerne i tungmetaller som bly. I de tunge ionkollisioner giver denne sammenhæng en vis mening, fordi fysikere mener, at det er resultatet af noget, der kaldes et quark-gluon-plasma. Denne rystende suppe med partikler er den samme primordiale suppe, der fandtes i de første få milliondele af et sekund efter Big Bang. Suppen samler partikler sammen og skubber dem i samme retning. På lignende måde antages partiklerne ved proton-proton-kollisioner at blive fejet op i noget, der kaldes et farveglasskondensat, der også opfører sig som en bølge af gluoner.

Nu siger CMS-forskere, at denne retningsbestemte korrelation også er sket i proton-bly-kollisioner. Dette var en overraskelse. Det kan have noget at gøre med kvantemekanik, ifølge MIT.

”På en eller anden måde flyver de i samme retning, selvom det ikke er klart, hvordan de kan kommunikere deres retning med hinanden. Det har overrasket mange mennesker, inklusive os MIT-fysikprofessor Gunther Roland, hvis gruppe førte analysen af ​​kollisionsdataene, fortalte MIT News .

I september trængte CMS-medlemmer op partikelacceleratoren til lidt mere end halvdelen af ​​sin fulde kapacitet og begyndte at kollidere blykerner med protoner på udkig efter disse to-partikels vinkelkorrelationer. I en prøve på 2 millioner bly-proton-kollisioner fløj et par par fra hinanden med deres respektive retninger korreleret. Hvordan?

LHC og andre partikelkolliderere handler om at accelerere partikler for at give dem mere energi, hvilket svarer til mere masse. Dette giver dem mulighed for at blive "tungere", så der kommer mere splint ud, når de sprænger fra hinanden. Men dette introducerer også nogle ændringer i partiklenes adfærd. Nemlig: Normale protoner har tre kvarker, men når protoner fremskynder og får tunge, glom ekstra gluoner på dem. Disse gluoner findes (som alle partikler teknisk gør) som både partikler og bølger. Deres bølgefunktioner er korrelerede med hinanden - de er sammenfiltret, som MIT News forklarer det. Denne kvanteforvikling, uhyggelige handling på afstand, forklarer, hvordan partikler, der flyver væk fra hinanden, kan have delt opførsel.

Hvorfor bry sig om alt dette? Resultatet blev ikke forventet overhovedet - CMS-teamet kørte nogle proton-bly-kollisioner med det formål at få bedre kontroldata. Så det er interessant. Men mere fundamentalt tyder det på nogle nyligt forståede adfærd på de mindste niveauer. At forbedre vores forståelse af, hvordan kvarker og gluoner opfører sig inden for protoner, vil forbedre vores forståelse af byggestenene til al materie, og hvordan det opførte sig lige efter Big Bang. Bare den slags videnskab, som LHC var bygget til.

Den hurtigste måde at optø en frossen kalkun - eller anden mad

Den hurtigste måde at optø en frossen kalkun - eller anden mad

Sjove aktiviteter til din næste ferie til Mercury

Sjove aktiviteter til din næste ferie til Mercury

Denne sommerfugls gennemsigtige vinger kunne en dag redde folks vision

Denne sommerfugls gennemsigtige vinger kunne en dag redde folks vision