Forskere har opdaget en dualitet mellem to typer spredningsprocesser, når protoner kolliderer i
Dualitet i fysik
Dualitetsbegrebet findes i forskelligefelter af fysik. Det mest berømte eksempel er bølge-partikel-dualitet i kvantemekanikken. Thomas Youngs berømte dobbeltspalte-eksperiment viste, at lys opfører sig som en bølge, og Albert Einstein modtog Nobelprisen for at vise, at lys opfører sig som en partikel.
Det mærkelige er, at lys faktisk er ogbegge på samme tid. Der er simpelthen to måder at se det på, og hver af dem har en matematisk beskrivelse. Fuldstændigt forskellige forklaringer af det samme objekt.
»Det, vi nu har opdaget, er noget lignendedualitet," forklarer Matthias Wilhelm, lektor ved Det Internationale Niels Bohr Akademi. "Vi har beregnet en forudsigelse for to spredningsprocesser. De nuværende beregninger er mindre eksperimentelt håndgribelige end det berømte dobbeltspalte-eksperiment. Der er dog et tydeligt matematisk kort mellem dem, der viser, at de begge indeholder den samme information. De hænger på en eller anden måde sammen."
Nyt eksperiment
Interagerer ved Large Hadron Collidermange protoner - blandt dem er der mange subatomære partikler, gluoner og kvarker. Når de kolliderer, kan to gluoner fra forskellige protoner interagere og skabe nye partikler såsom Higgs-bosonen. Disse processer skaber interessante mønstre i detektorer.
Kilde: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
Forskere kortlægger, hvordan de ser uddisse mønstre, og teoretiske fysikere beskriver disse processer i matematiske termer. Målet er at indsamle nok data til at lave forudsigelser, der kan sammenlignes med eksperimentelle resultater.
I løbet af dette arbejde beregnede forskerneprocessen med spredning af to gluoner, der interagerer for at danne fire gluoner, samt processen med spredning af to gluoner, der interagerer for at danne en gluon og en Higgs-partikel, i en let forenklet version af standardmodellen. Det viste sig, at resultaterne af disse to beregninger hænger sammen. "Dette er et klassisk tilfælde af dualitet forklaret af videnskabsmænd. "På en eller anden måde er svaret på, hvor sandsynligt det er, at en spredningsproces finder sted, relateret til, hvor sandsynligt det er, at et sekund opstår."
På venstre side er spredningsprocessen involveretto gluoner (grøn/gul og blå/cyan), der interagerer og danner en gluon (rød/magenta) og en Higgspartikel (hvid). Den mere komplekse spredningsproces til højre afspejler den enklere proces til venstre, men her er to gluoner (grøn/gul og blå/cyan), der interagerer og danner fire gluoner (rød/magenta, rød/gul), blå/magenta og grøn /cyan). Den sorte farve symboliserer, at mange forskellige elementære interaktioner kan forekomme under selve kollisionen. Kredit: Søren J. Garnet
Det mærkelige ved denne dualitet erProblemet er, at forskerne ikke aner, hvorfor der overhovedet er en sammenhæng mellem to forskellige spredningsprocesser. "Vi blander to meget forskellige fysiske egenskaber ved de to forudsigelser og ser en sammenhæng. Men det er stadig et mysterium, hvad det er,« forklarer forfatterne til undersøgelsen.
Hvordan vil dette hjælpe videnskabsmænd?
Ifølge standardmodellen og de almindeligt accepterede fysiklove bør disse to ting ikke hænge sammen.
- Standardmodellen er en subatomisk model af verden, der forklarer alle partikler og deres interaktioner.
Med opdagelsen af denne fantastiske dualitetvidenskabsmænd ser ud til at skulle fortsætte undersøgelsen. Fysik har igen overrasket forskerne, og de håber, at opdagelsen vil føre til opdagelsen af nye partikler ved LHC.
Således efter opdagelsen af Higgs-bosonen i 2012år blev der ikke opdaget nye sensationelle partikler. For at flytte nålen mod at "finde ny fysik" forsøger videnskabsmænd at lave forudsigelser, sammenligne dem med målinger og lede efter mulige afvigelser. Det er der, svaret kan være.
Problemet er, at disse processer kræverutrolig nøjagtighed, både eksperimentel og teoretisk. Men jo større beregningerne er, jo sværere er det at overholde. Det er her den opdagede dualitet kommer til nytte. For eksempel kan en beregning være enklere end en anden, men begge vil give det samme svar. Forskere vil fortsætte eksperimenter, hvor virkelig deres teori er.
Læs mere
Det er blevet jaget i århundreder: hvad ved vi om planeten Vulcan ved siden af Solen
Astronomer har fundet en planet nær Jorden: den har en meget mærkelig bane
Forskere fra Kina har bevist, at moderne pladeskift går 2,5 milliarder år tilbage
</ p>