Vědci objevili dualitu mezi dvěma typy procesů rozptylu, když se protony srazí
Dualita ve fyzice
Pojem duality se nachází v různýchoblasti fyziky. Nejznámějším příkladem je dualita vlna-částice v kvantové mechanice. Slavný experiment Thomase Younga s dvojitou štěrbinou ukázal, že světlo se chová jako vlna, a Albert Einstein dostal Nobelovu cenu za to, že se světlo chová jako částice .
Zvláštní je, že světlo ve skutečnosti je aobojí zároveň. Jsou prostě dva způsoby, jak se na to dívat a každý z nich má matematický popis. Úplně jiná vysvětlení stejného předmětu.
„To, co jsme nyní objevili, je podobnédualita,“ vysvětluje Matthias Wilhelm, docent na International Niels Bohr Academy. „Vypočítali jsme předpověď pro dva procesy rozptylu. Současné výpočty jsou méně experimentálně hmatatelné než slavný experiment s dvojitou štěrbinou. Mezi nimi však existuje jasná matematická mapa, která ukazuje, že oba obsahují stejné informace. Jsou nějak propojeny.“
Nový experiment
Interakce na Velkém hadronovém urychlovačimnoho protonů - mezi nimi je mnoho subatomárních částic, gluonů a kvarků. Když se srazí, dva gluony z různých protonů mohou interagovat a vytvořit nové částice, jako je Higgsův boson. Tyto procesy vytvářejí v detektorech zajímavé obrazce.
Zdroj: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
Výzkumníci mapují, jak vypadajítyto vzory a teoretičtí fyzici popisují tyto procesy v matematických termínech. Cílem je shromáždit dostatek dat pro předpovědi, které lze porovnat s experimentálními výsledky.
V průběhu této práce vědci vypočítaliproces rozptylu dvou gluonů interagujících za vzniku čtyř gluonů, stejně jako proces rozptylu dvou gluonů interagujících za vzniku gluonu a Higgsovy částice, v mírně zjednodušené verzi Standardního modelu. Ukázalo se, že výsledky těchto dvou výpočtů spolu souvisí. „Toto je klasický případ duality vysvětlený vědci. "Odpověď na to, jak pravděpodobné je, že dojde k jednomu rozptylovému procesu, nějak souvisí s tím, jak pravděpodobně dojde k druhému."
Na levé straně je proces rozptylu zahrnujícídva gluony (zelený/žlutý a modrý/azurový) interagující za vzniku gluonu (červený/purpurový) a Higgsovy částice (bílá). Složitější proces rozptylu vpravo zrcadlí jednodušší proces vlevo, ale zde jsou dva gluony (zelený/žlutý a modrý/azurový), které interagují za vzniku čtyř gluonů (červený/purpurový, červený/žlutý), modrý/purpurový a zelený /tyrkysová). Černá barva symbolizuje skutečnost, že při samotné srážce může dojít k mnoha různým elementárním interakcím. Kredit: Soren J. Garnet
Podivnost této duality jeProblém je v tom, že vědci netuší, proč mezi dvěma různými procesy rozptylu vůbec existuje souvislost. „Mícháme dvě velmi odlišné fyzikální vlastnosti dvou předpovědí a vidíme souvislost. Stále ale zůstává záhadou, co to je,“ vysvětlují autoři studie.
Jak to pomůže vědcům?
Podle Standardního modelu a obecně uznávaných fyzikálních zákonů by tyto dvě věci neměly souviset.
- Standardní model je subatomární model světa, který vysvětluje všechny částice a jejich interakce.
S objevem této úžasné dualityZdá se, že vědci musí ve studii pokračovat. Fyzika vědce opět překvapila a doufají, že objev povede k objevu nových částic na LHC.
Tedy po objevu Higgsova bosonu v 2012roku nebyly objeveny žádné nové senzační částice. Aby se jehla posunula směrem k „nalézání nové fyziky“, vědci se snaží dělat předpovědi, porovnávat je s měřeními a hledat možné odchylky. Tam by mohla být odpověď.
Problém je, že tyto procesy vyžadujíneuvěřitelná přesnost, jak experimentální, tak teoretická. Ale čím větší jsou výpočty, tím obtížnější je vyhovět. Zde přichází vhod objevená dualita. Například jeden výpočet může být jednodušší než druhý, ale oba dají stejnou odpověď. Vědci budou pokračovat v experimentech, jak reálná je jejich teorie.
Přečtěte si více
Loví se po staletí: co víme o planetě Vulcan vedle Slunce
Astronomové našli poblíž Země planetu: má velmi zvláštní oběžnou dráhu
Vědci z Číny dokázali, že moderní posuny desek se datují před 2,5 miliardami let
</ p>