Restartování velkého hadronového urychlovače a hledání páté síly přírody | Velký hadronový urychlovač

The Velký hadronový urychlovač (LHC) bude obnoven v pátek po tříleté přestávce a očekává se, že vyřeší vědecký problém, zda by záhadná anomálie mohla naznačovat existenci páté základní přírodní síly.

matoucí výsledky Zmínil jsem minulý rok Znovu vzbudil naděje, že 20 mil dlouhý urychlovač by mohl učinit druhý masivní objev, o více než deset let později. Higgsův boson.

„Jdeme do tohoto závodu s větším optimismem ohledně možnosti příchodu revoluce,“ řekl Dr. Mitch Patel, částicový fyzik z Imperial College London, jehož tým byl loni odpovědný za výzkum.

Zatím vše, co bylo v LHC objeveno – včetně Higgse – je v souladu s tzv Standardní forma. To byla hlavní teorie částicové fyziky od 70. let 20. století, ale je známo, že je neúplná, protože nedokáže vysvětlit některá z nejhlubších záhad fyziky, jako je povaha temné hmoty.

Ale, Data shromážděná v experimentu LHCbjeden ze čtyř masivních částicových detektorů v Cernu ve Švýcarsku, který podle všeho ukazuje částice, které se chovají způsobem, který nelze vysvětlit standardním modelem.

Experiment se zabýval rozpadem částic nazývaných kvarky krásy, u kterých se očekává, že se budou rozkládat stejnou rychlostí na elektrony a jejich těžší bratrance, miony. Zdá se však, že kvarky krásy jsou o 15 % méně mionů, což naznačuje, že misky vah překlápěl neznámý faktor – potenciálně nová síla. Dva z nejlepších kandidátů zahrnují hypotetické částice přenášející sílu zvané leptokvarky neboli Z prvočísla.

„Sázky jsou velmi vysoké,“ řekl Patel. „Pokud to potvrdíme, bude to revoluce, jakou jsme nikdy neviděli – rozhodně v mém životě. Nechcete to pokazit.“

Před vypnutím LHC za účelem propagace v roce 2018 tým shromáždil dostatek dat, aby naznačoval, že šance byly zhruba tisíc na výsledek, ke kterému dojde náhodou. Ale zlatý standard pro částicovou fyziku je mnohem přísnější na úrovni spolehlivosti 3,5 metru, což znamená, že před oznámením objevu je potřeba více dat. Existuje také dlouhodobá možnost, že by výsledky mohla vysvětlit nějaká neznámá experimentální chyba.

„Když ukážete tento výsledek částicovým fyzikům, jejich prvním instinktem je: ‚Vy jste to podělali‘, spíše než nová síla přírody,“ řekl Patel. „My fyzici jsme rádi nad jistotou a dostáváme se na druhou stranu.“

V minulém roce se očekávání zvýšila o zajímavější náznaky fyziky nad rámec standardního modelu, který lze vidět v jiných experimentech, včetně těch nedávných. Nevysvětlitelné výsledky Fermilabu ve Spojených státech.

„Zdá se, že nyní existuje řada volných vláken,“ řekl profesor John Butterworth z University College London, který pracuje na experimentu Atlas velkého hadronového urychlovače. „Přimělo mě to začít přemýšlet, že by mohlo být něco na dosah z tohoto závodu nebo z příštího kola.“

Pokud se LHC nepodaří detekovat novou vědu nad rámec standardního modelu, řekl Butterworth, nepředstavovalo by to selhání, ale pole by „trochu v rozpacích“ ohledně toho, kam bychom se měli podívat příště.

Očekává se, že třetí kolo bude probíhat až do roku 2026, po modernizaci, která zahrnovala instalaci dalších výkonných magnetů určených ke stlačování protonů uvnitř urychlovače do jemnějších a hustších paprsků. To zvýší rychlost srážek částic uvnitř urychlovače, což znamená, že vědci budou moci sledovat vzácné události s větší přesností.

„Potenciál pro objevování nových myšlenek je stále velmi velký,“ řekl Ashutosh Kotwal, experimentální částicový fyzik na Duke University v USA a spolupředseda výzkumné skupiny na experimentu Atlas Velkého hadronového urychlovače. že data, která jsme zatím nasbírali, tvoří pouhou desetinu z celkového počtu. což plánujeme. Je příliš brzy na to, abychom ztráceli odvahu.“