Прорыв БАК пролил свет на фундаментальную симметрию природы

24 Сентября 2015 в 18:30, Илья Хель 12 483 просмотра 15

Туманность Ориона

Ученые, работающие с ALICE (A Large Ion Collider Experiment, «гигантский эксперимент столкновения ионов»), детектором тяжелых ионов на Большом адронном коллайдере (БАК), сделали точные измерения массы и электрического заряда частицы. Хотя это может показаться не так захватывающе на первый взгляд, как, скажем, открытие новой частицы, это важная находка для физиков, поскольку проливает свет на фундаментальную симметрию природы и возвещает новую эру в области дисциплин STEM (естественных наук, технологий, инженерии и математики).

Результаты были недавно опубликованы в Nature Physics и подтвердили наличие фундаментальной симметрии между ядрами частиц и античастиц с точки зрения заряда, четности и времени (CPT).

Данные поступили благодаря измерениям частиц, которые были произведены в высокоэнергетических столкновениях на БАК. В конечном счете, это основная задача БАК — сталкивать связки протонов почти на скорости света. В каждой связке содержится порядка 100 миллионов протонов. В лучшем случае, БАК запускает 2808 связок за пучок, что позволяет ему производить до миллиарда столкновений ежесекундно.

Эксперимент

Эксперимент ALICE записал высокоэнергетические столкновения ионов свинца, обеспечив условия для изучения этой материи при чрезвычайно высоких температурах и плотностях. Этот эксперимент точно измеряет кривизну треков частиц в магнитном поле детектора и время полета частиц. Затем использует эту информацию, чтобы определить соотношение массы к заряду для ядер и антиядер.

Возможности высокоточного трекинга и идентификации эксперимента ALICE стали частью исследований, направленных на измерение различий между способами объединения протонов и нейтронов в ядрах и способами объединения антиядер в античастицах.

Значение эксперимента

БАК

Если вы не в курсе, антивещество — это не только вымышленное топливо «Энтерпрайза» и его путешествий в «Звездном пути»; напротив, антивещество существует и используется в нашей реальности. Антиводород был создан в 1995 году (хотя и не продержался долго).

Антивещество, по своей сути, это вещество с противоположным электрическим зарядом. К примеру, антипротоны идентичны протонам, только с отрицательным зарядом. Первородного антивещества во Вселенной пока не наблюдали. Но античастицы в лабораторных условиях на ускорителях частиц (вроде БАК) уже были созданы.

«После Большого Взрыва, на каждую частицу вещества была создана частица антивещества. В физике частиц есть очень важный вопрос: все ли законы физики отражают особый вид симметрии, известный как CPT, и эти измерения подтверждают наличие фундаментальной симметрии между ядрами и антиядрами», — говорит Марсело Гамейро Мюнхоз, профессор Института физики USP и член бразильской команды, работающей на ALICE.

И все же, это не означает, что буквально все в нашей Вселенной симметрично, но помогает лучше понять фундаментальную природу Вселенной и базовую физику, которой она следует. По мнению Мюнхоза, эти измерения могут помочь физикам определить, какая теория фундаментальных законов Вселенной является наиболее точной и правдоподобной.

«Эти законы описывают природу всех взаимодействий материи, — говорит он. — Поэтому важно знать, что физические взаимодействия не изменяются инверсией заряда частиц, преобразованием четности, отражением пространственных координат и инверсией времени. Ключевой вопрос: остаются ли законы физики одним и и теми же при таких условиях».

В частности, для этого случая, исследователи измерили различия в соотношениях массы и заряда для дейтронов, состоящих из протона и нейтрона, и антидейтронов, а также для ядер гелия-3, состоящих из двух протонов и одного нейтрона, и антигелия-3.

Конечно, изучение симметрии командой ALICE не ограничивается соединением протонов и нейтронов; она также изучает производство тяжелых кварков (очаровательного и нижнего кварков), основываясь на измерениях электронов, а также изучает редкие явления, вытекающие из столкновений тяжелых ионов, которые происходят на БАК.

Начинается смелая и новая эпоха в физике элементарных частиц.

Прорыв БАК пролил свет на фундаментальную симметрию природы

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

15 комментариев

  1. mr Vanya

    Когда они наконец построят второй супер БАК чтобы перепроверить все эксперименты?
    Один из критериев экспериментальной физики - повторяемость.
    :-)

    • Ce3apyc

      а как тебе такая повторяемость "до миллиарда столкновений ежесекундно"?

      • mr Vanya

        Наведённые помехи, регулярное короткое замыкание вместо, системная ошибка в измерительной аппаратуре, кривое ПО ... и т.п.
        За 15 лет технологии шагнули вперёд.
        Представляете,построят новый БАК а там всё по другому. Придётся всё переопубликовывать

        • Ce3apyc

          Я вижу, вы колайдерах разбираетесь. Умываю руки;)

        • Earl

          Его же не так давно модернизировали, о каких 15 годах речь? Модернизации планируются и в дальнейшем. Ускорители строили и до БАКа. Эксперименты повторяются неоднократно. Все узлы, ПО и прочее тоже постоянно проверяется. Почему бы тогда вторую МКС не построить, чтобы перепроверять эксперименты, проведенные на первой?

          • mr Vanya

            15 лет назад его начали строить.
            Модернизации подверглись вышедшие из строя электромагниты, вернее их не надёжная система охлаждения. КИП весь остался старый как и регистрирующее оборудование.
            Новый БАК просто на порядок перекроет старый по максимальной мощности и точности измерений.

    • Rambler

      Для повторяемости второй БАК не нужен, достаточно повторить эксперимент на БАКе №1.

    • CSKA

      Я предлагаю создать копии Теслы и Эйнштейна... Но повторяемость конечно проверять нужно, но не в данном случае, а в отношении всякого лженаучного отходняка

      • mr Vanya

        Эксперименты Теслы и теоретические выкладки Энштейна повторялись, проверялись, перепроверялись и переповторялись много раз учёными и лабораториями из разных стран на разном оборудовании и разной бумаге.

  2. Nikolay-01

    По поводу экспериментов на БАК есть интересное мнение в статье
    "Большой Адронный Коллайдер" на сайте николая михайлова.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.