Физики пытаются объяснить странные столкновения частиц на БАК

14 Декабря 2014 в 15:00, Илья Хель 7 762 просмотра 18

LHCb

Аномалия, обнаруженная на Большом адронном коллайдере, побудила ученых пересмотреть математическое описание связанной с экспериментами физики. Изучая две силы, которые отличаются в повседневной жизни, но объединяются при экстремальных условиях в коллайдере (напоминающих условия после рождения Вселенной), они упростили одно из описаний взаимодействий элементарных частиц. Новый подход позволяет сделать особые предсказания событий будущих экспериментов БАК и других коллайдеров, которые помогут выявить «новую физику» и частицы или процессы, которые еще только предстоит открыть.

Суть в том, что композитные субатомные структуры, созданные в процессе мощных столкновений протонов, развалились совершенно неожиданным образом в детекторе Большого адронного коллайдера под названием LHCb. «b» в названии детектора означает beauty (прелестный) и обозначает тип кварков, одних из фундаментальных строительных блоков материи. Пары кварков, прелестный кварк плюс один — любой из них — образуют прелестный мезон.

Мезоны — это нестабильные мимолетные структуры, которые быстро распадаются на элементарные частицы. Один из типов распада производит электрон и позитрон, другой — мюон и его антиматериального коллегу, антимюон.

Стандартная модель физики элементарных частиц, мощная математическая модель, которая привела физиков к открытию бозона Хиггса и других частиц до него, предсказывает, что два возможных распада должны происходить с одинаковой скоростью.

Но эксперименты с использованием детектора LHCb показали, что мюон-электронный распад происходит на 25% медленнее. Такого рода аномалии указывают на «новую физику», детали фундаментальных сил природы, которые нужно проработать.

Бенджамин Гринштейн, профессор физики Калифорнийского университета в Сан-Диего, и его коллеги Родриго Алонсо де Пабло и Хорхе Мартин Камалих пересмотрели математику, лежащую в основе прогноза. Их работа была опубликована в журнале Physical Review Letters.

Стандартная модель описывает частицы и их взаимодействия, образующие фундаментальные силы природы, включая электромагнетизм и слабые силы, ответственные за радиоактивный распад. При обычных условиях слабая сила электромагнетизм кажутся разными, но в чрезвычайных условиях, например, высокой энергии, произведенной коллайдером, или экстремальных условиях космоса после Большого Взрыва, они, как полагают, объединяются в электрослабое взаимодействие.

«Мы заметили, что параметры, которые люди используют для экспериментов с частицами малой массы вроде мезонов, не включают ограничения, связанные с этим дополнением — модификациями Стандартной модели, которые учитывают дополнительные взаимодействия, — заявил Гринштейн. — Когда вы это сделаете, вы найдете на удивление много ограничений. Предполагали, что на низких энергиях вы можете забыть обо всяких ограничениях электрослабой теории, потому что их не видно, но на деле это не так».

Когда две силы рассматриваются как одна, некоторые математические термины, описывающие взаимодействия, параметры не допускаются и могут быть отброшены. К такому выводу пришла группа Гринштейна. Другие — связаны и могут быть свернуты в единые параметры, что значительно уменьшает общее число параметров, необходимых для расчета модели.

«Обычно пристальный взгляд приводит к более детальным или сложным моделям. Приятный момент в нашем проекте заключается в том, что наши предположения значительно упростили изучение физики распадов», — пишет Алонсо. Ученые смогли сжать новую физику для объяснения аномалий. Описание ученых полностью согласуется с математикой Стандартной модели. Это дополнение, которое учитывает небольшие отклонения в ожидаемом поведении частиц с низкой массой в процессе распада прелестного, странного и очарованного мезона. Упрощенное математическое описание позволяет сделать конкретные предсказания того, что должны наблюдать физики-экспериментаторы. К примеру, ограничивают спин элементарных частиц, производимых в ходе определенных взаимодействий.

Эти события довольно редкие: коллайдер производит миллиарды столкновений, но только один из 100 миллионов прелестных мезонов распадается таким образом. Собственно, эту аномалию и рассматривала группа Гринштейна.

Квантовая теория поля утверждает, что силы, или взаимодействия, возникают в результате обмена частиц.

«Эта параметризация игнорирует обмен частиц, — говорит Гринштейн. — Но это потенциальное руководство для поиска новых элементарных частиц. Как только такой обмен будет хорошо описан, вы можете вернуться и задаться вопросом, какой тип частиц должен выступать медиатором при весьма специфических требованиях».

Если дополнительные частицы существуют, они остаются незамеченными до сих пор, возможно, потому что они настолько массивны, что коллайдер пока не достиг энергии, необходимой для их производства.

Космология указывает на неоткрытую пока физику, темная материя состоит из неизвестной пока субстанции, темная энергия ускоряет расширение вселенной посредством неизвестной силы. Эти загадки могут быть решены, если будут обнаружены новые частицы.

Физики пытаются объяснить странные столкновения частиц на БАК

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

18 комментариев

  1. caxap0k

    90% аудитории, если не все, такие статьи не переваривают(не способны понять, в силу своего недостаточного образования), включая меня... (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • vinstlow

      90? Хорошо вы подрезали аудиторию Hi-News. :) Я лично читаю этот портал только ради таких статей, ну и остального интересненького. Учитывая статистику просмотров статей и комментарии, не я один.

      • John Isaac

        Я рад что скачал данное приложение так так вечно хотел с кем нить подискутировать! Понимающих гораздо больше чем 10% (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

        • nergaveechka

          собачий бред, теории эйнштейна оставшиеся теориями и выдающиеся за истины трещат по всем швам, и вскоре лопнут сколько заплат не ставь, а ведь на них уже столько теорий построено, и столько учёных степеней получено, профессоров вскормлено, и баблосов пролито......

          • Sam777

            Никуда теории Эйнштейна не денутся, они доказываются экспериментально. Но вот частью другой, большей теории в будущем станут. Как механика Ньютона никуда не делась, а только стала частным случаем Эйнштейновской модели пространства-времени. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

          • vinstlow

            у, как всё запущено :) не обижайтесь, но это называется слышу звон не знаю где он. почитайте про что пишите. теории трещат только при определённых условиях и в этих условиях ни вам ни мне не побывать. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

    • Vladimir8

      Я тоже некоторые вещи не понимаю - но это не мешает мне погуглить. Надеюсь для вас это, как и для меня, будет стимулом развиваться.
      С другой стороны, мы живем в информационный век - для общества потребителей и школьников есть другие новостные потралы.

  2. vinstlow

    Подумалось тут, что коллайдер должен быть рентабельным, в противном случае, немного утрируя, вбуханы огромные капиталы ради нескольких столкновений. Исследования нужно продолжать, вот и ищут что-нибудь. Я к тому, что такое происходит в одном столкновении из миллионов, и на этом они сосредотачивают свои исследования. Долго анализировать придётся, заодно чет по-осмысленней придумают :) (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

    • Sam777

      Это то, о чем я Вам писал ранее. Сначала придумывается модель, потом погоняются по нее факты. Таким темпом новые "частицы" будут "открываться" бесконечно, пока наконец не будет признано, что они существуют только при участии определенных (верящих в эти теории) наблюдателей :) (отправлено из приложения Hi-News.ru)

      • vinstlow

        Да, я понял про что Вы. Вот только непонятно мне, почему доказательство теории Вы называете подгоном фактов. Скорее, это Вы подгоняете работу учёных, чтобы вписать в свою теорию, разве нет? А на счёт наблюдателей, опять же, суть в том, что каждый мог убедиться в корпускулярно-волновом дуализме (если я правильно понял о чём речь). Более того сейчас не считается, что это зависит от наблюдателя. И вообще с чего вы взяли что учёные дерачки и что-то прогоняют и строят какие-то замыслы? Я сейчас не хочу никого обидеть или оскорбить, то что я скажу касается всех нас: когда человек чего-то не понимает, то свои суждения он основывает на пережитом опыте, другими словами судит по себе, то есть первое впечатление о чем либо всегда субъективны, так уж мы устроены. Поэтому давайте будем умнее, не будем строить параною, и подумаем о том, что люди, которые занимаются тем, о чем мы тут толкуем, являются немного образованее, просвещеннее и умнее нас самих. Намного. Поэтому чтобы так резко оспаривать их теории, нужно хотя бы достигнуть их уровня знаний и опыта. Это логично, согласитесь, это так во всех областях жизни. Поэтому не стоит делать резких заявлений, потому что всё, что мы имеем, мы имеем благодаря ученым и их открытиям, а не чему либо другому. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

        • vinstlow

          извиняюсь за ошибки, писал с телефона, порой просто на буквы не попадал (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

          • Sam777

            Я тоже пишу с айпада, поэтому часто ошибаюсь, ничего страшного :)
            По поводу знаний и опыта - лично я защитил кандидатскую в 2000-м, правда по философии, но не купил, а сам защищался, так что общий уровень, думаю, более-менее :). Школа, кстати, была физико-математическая, ну и самообразование опять же.
            Про субъективизм и идеализм не я придумал, это еще с Платона, а то и раньше идет. Буддизм, опять же, из этой оперы. Так что я не одинокий чудак, если Вам так показалось :)
            Просто, если Вы трезво взгляните на вещи, то сами придете к этим выводам. Нет Вселенной без того, кто может ее осознать. При этом не сам ли факт осознания создает Вселенную такой или иной для разных людей (хотя разумными могут быть не только люди, я думаю)?
            Современный физические теории приближаются к этому пониманию.
            Вы уверенны, что до "открытия" какой-либо элементарной частицы она существовала? Ни для кого, в том числе первооткрывателя, ее не было. Если она существовала до этого, значит кто-то об этом знал, информация о ее существовании где-то хранилась и тут Вы неизбежно придете к концепции Бога, чего делать нельзя современному физику :) Значит ее не было, пока он не создал ее свое мыслью.
            Понимаю, что это большой дискуссионный вопрос и тут нет возможности его нормально обсудить, поэтому прошу Вас просто подумать в этом направлении и, возможно, когда-то Вы придете к тем же выводам. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

            • vinstlow

              Может вы и не верите, но я прекрасно понимаю о чем вы. Но это типичная человеческая психология, к сожалению. Без наблюдателя нет вселенной? Все правильно, но это правдиво только для наблюдателя. Вы мыслите через призму вашей сущности. Это весьма философски, но прикладного значения это не имеет. Об этом можно рассуждать, но природа и мир создали ваше сознание, а не наоборот. Мы уже затрагивали эту тему раньше, но в другом аспекте. Человек неизбежно придёт к богу и к централизации своего сознания, потому что так он устроен, такова его логика. Но наука любит скепсис. В природе нет ничего разумного, она логична и подчиняется законам, но не обязательно тем, которые мы можем осмыслить. Наше сознание рождено в определённых условиях и чтобы понять что-то за этими условиями, надо напрячься. Я не опровергаю ваши мысли, любая теория имеет место быть. Но я призываю к скепсису, потому что только он является двигателем прогресса. :) Философия к сожалению уже не поспевает за наукой и не охватывает явления в их сложном многообразии, а наоборот, стремится упростить наработки, связать знания с традиционной психологией. Но это нормально, мы так мыслим. :) (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  3. deflang

    Тоже люблю такие статьи, остальные низкосортные не перевариваю, особенно обзоры игр и какие-то маразматические исследования. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • Finni

      Возможно для переваривания других статей Вам не хватает ферментов B-)

  4. bestbat

    Присоединяюсь к defang. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  5. marspb86

    + (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  6. sandro951821

    Всё состоит из эфира. Это очень разрежённый газ. Никаких мюонов и бозонов хиггса нет. Это всё бред. Есть только вихревые образования эфира. Они представляют собой торы. Почитайте эфиродинамику Владимира Акимовича Ацюковского. Всё просто и понятно. А всякие бозоны и мюоны придумывают чтоб задурить нам мозги и всё сильно усложнить. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.