اكتشف العلماء ازدواجية بين نوعين من عمليات التشتت عندما تصطدم البروتونات
الازدواجية في الفيزياء
تم العثور على مفهوم الازدواجية في مختلفمجالات الفيزياء. والمثال الأكثر شهرة هو ازدواجية الموجة والجسيم في ميكانيكا الكم. وأظهرت تجربة الشق المزدوج الشهيرة التي أجراها توماس يونغ أن الضوء يتصرف مثل الموجة، وحصل ألبرت أينشتاين على جائزة نوبل لإثباته أن الضوء يتصرف مثل الموجة. جسيم.
والغريب في الأمر أن الضوء موجود بالفعلكلاهما في نفس الوقت. هناك ببساطة طريقتان للنظر إلى الأمر ولكل منهما وصف رياضي. تفسيرات مختلفة تمامًا لنفس الكائن.
"ما اكتشفناه الآن مشابهيشرح ماتياس فيلهلم، الأستاذ المشارك في أكاديمية نيلز بور الدولية: "الثنائية". "لقد حسبنا التنبؤ لعمليتي التشتت. الحسابات الحالية أقل واقعية من الناحية التجريبية من تجربة الشق المزدوج الشهيرة. ومع ذلك، هناك خريطة رياضية واضحة بينهما توضح أن كلاهما يحتوي على نفس المعلومات. إنهما مرتبطان بطريقة ما.
تجربة جديدة
التفاعل في مصادم الهادرونات الكبيرالعديد من البروتونات - من بينها العديد من الجسيمات دون الذرية والغلوونات والكواركات. عندما يتصادمان، يمكن أن يتفاعل غلوونان من بروتونات مختلفة، مما يؤدي إلى إنشاء جسيمات جديدة مثل بوزون هيغز. تخلق هذه العمليات أنماطًا مثيرة للاهتمام في أجهزة الكشف.
المصدر: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
يخطط الباحثون لشكلهمهذه الأنماط ، ويصف علماء الفيزياء النظرية هذه العمليات بمصطلحات رياضية. الهدف هو جمع بيانات كافية لعمل تنبؤات يمكن مقارنتها بالنتائج التجريبية.
في سياق هذا العمل، حسب العلماءعملية تشتت غلوونين متفاعلين لتكوين أربعة غلوونات، وكذلك عملية تشتت غلوونين متفاعلين لتكوين غلوون وجسيم هيغز، في نسخة مبسطة قليلاً من النموذج القياسي. وتبين أن نتائج هذين الحسابين مرتبطة ببعضها البعض. "هذه حالة كلاسيكية من الازدواجية التي أوضحها العلماء. "بطريقة ما، فإن الإجابة على مدى احتمال حدوث عملية تشتت واحدة ترتبط بمدى احتمال حدوث عملية تشتت ثانية."
على الجانب الأيسر هي عملية التشتت التي تنطوي علىاثنين من الغلوونات (أخضر / أصفر وأزرق / سماوي) يتفاعلان لتشكيل غلوون (أحمر / أرجواني) وجسيم هيغز (أبيض). تعكس عملية التشتت الأكثر تعقيدًا على اليمين العملية الأبسط على اليسار ، ولكن يوجد هنا جلونان (أخضر / أصفر وأزرق / سماوي) يتفاعلان لتشكيل أربعة جلونات (أحمر / أرجواني ، أحمر / أصفر) ، أزرق / أرجواني وأخضر /ازرق سماوي). يرمز اللون الأسود إلى حقيقة أن العديد من التفاعلات الأولية المختلفة يمكن أن تحدث أثناء الاصطدام نفسه. الائتمان: سورين ج
وغرابة هذه الازدواجية هيالمشكلة هي أن العلماء ليس لديهم أي فكرة على الإطلاق عن سبب وجود صلة بين عمليتين مختلفتين للتشتت. "نحن نمزج بين خاصيتين فيزيائيتين مختلفتين تمامًا للتنبؤين ونرى صلة. ولكن لا يزال لغزا ما هو عليه، يوضح مؤلفو الدراسة.
كيف سيساعد هذا العلماء؟
وفقا للنموذج القياسي وقوانين الفيزياء المقبولة عموما، لا ينبغي أن يكون هناك علاقة بين هذين الأمرين.
- النموذج القياسي هو نموذج دون ذري للعالم يشرح كل الجسيمات وتفاعلاتها.
مع اكتشاف هذه الازدواجية المذهلةيبدو أن العلماء يجب أن يواصلوا الدراسة. لقد فاجأت الفيزياء العلماء مرة أخرى ، وهم يأملون أن يؤدي الاكتشاف إلى اكتشاف جسيمات جديدة في مصادم الهادرونات الكبير.
وهكذا بعد اكتشاف بوزون هيغز في عام 2012في العام الماضي، لم يتم اكتشاف أي جسيمات مثيرة جديدة. لتحريك الإبرة نحو "إيجاد فيزياء جديدة"، يحاول العلماء إجراء تنبؤات، ومقارنتها بالقياسات، والبحث عن الانحرافات المحتملة. هذا هو المكان الذي قد يكون الجواب.
المشكلة هي أن هذه العمليات تتطلبدقة لا تصدق ، تجريبية ونظرية. لكن كلما زادت الحسابات ، زاد صعوبة الامتثال. هذا هو المكان الذي تصبح فيه الثنائية المكتشفة في متناول اليد. على سبيل المثال ، قد تكون إحدى العمليات الحسابية أبسط من الأخرى ، لكن كلاهما سيعطي نفس الإجابة. سيواصل العلماء تجاربهم ، ما مدى واقعية نظريتهم.
قراءة المزيد
لقد تم اصطياده لقرون: ماذا نعرف عن كوكب فولكان المجاور للشمس
وجد علماء الفلك كوكبًا بالقرب من الأرض: له مدار غريب جدًا
أثبت علماء من الصين أن تحولات الصفائح الحديثة تعود إلى 2.5 مليار سنة
</ p>