Οι επιστήμονες ανακάλυψαν μια δυαδικότητα μεταξύ δύο τύπων διαδικασιών σκέδασης όταν τα πρωτόνια συγκρούονται
Η δυαδικότητα στη φυσική
Η έννοια της δυαδικότητας βρίσκεται σε διαφορετικάπεδία της φυσικής. Το πιο διάσημο παράδειγμα είναι ο δυϊσμός κύματος-σωματιδίου στην κβαντική μηχανική. Το διάσημο πείραμα διπλής σχισμής του Thomas Young έδειξε ότι το φως συμπεριφέρεται σαν κύμα και ο Albert Einstein έλαβε το βραβείο Νόμπελ επειδή έδειξε ότι το φως συμπεριφέρεται σαν σωματίδιο .
Το περίεργο είναι ότι το φως στην πραγματικότητα είναι καιΚαι τα δύο ταυτόχρονα. Υπάρχουν απλώς δύο τρόποι για να το δεις και καθένας από αυτούς έχει μια μαθηματική περιγραφή. Εντελώς διαφορετικές εξηγήσεις για το ίδιο αντικείμενο.
«Αυτό που ανακαλύψαμε τώρα είναι παρόμοιοδυαδικότητα», εξηγεί ο Matthias Wilhelm, αναπληρωτής καθηγητής στη Διεθνή Ακαδημία Niels Bohr. «Υπολογίσαμε μια πρόβλεψη για δύο διαδικασίες σκέδασης. Οι τρέχοντες υπολογισμοί είναι λιγότερο απτά πειραματικά από το περίφημο πείραμα της διπλής σχισμής. Ωστόσο, υπάρχει ένας ξεκάθαρος μαθηματικός χάρτης μεταξύ τους που δείχνει ότι και οι δύο περιέχουν τις ίδιες πληροφορίες. Είναι κατά κάποιο τρόπο συνδεδεμένα.»
Νέο πείραμα
Αλληλεπίδραση στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίωνπολλά πρωτόνια - ανάμεσά τους υπάρχουν πολλά υποατομικά σωματίδια, γκλουόνια και κουάρκ. Όταν συγκρούονται, δύο γκλουόνια από διαφορετικά πρωτόνια μπορούν να αλληλεπιδράσουν, δημιουργώντας νέα σωματίδια όπως το μποζόνιο Higgs. Αυτές οι διαδικασίες δημιουργούν ενδιαφέροντα μοτίβα στους ανιχνευτές.
Πηγή: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
Οι ερευνητές χαρτογραφούν πώς μοιάζουναυτά τα πρότυπα, και οι θεωρητικοί φυσικοί περιγράφουν αυτές τις διαδικασίες με μαθηματικούς όρους. Ο στόχος είναι να συλλεχθούν αρκετά δεδομένα για να γίνουν προβλέψεις που μπορούν να συγκριθούν με πειραματικά αποτελέσματα.
Κατά τη διάρκεια αυτής της εργασίας, οι επιστήμονες υπολόγισαντη διαδικασία σκέδασης δύο γκλουονίων που αλληλεπιδρούν για να σχηματίσουν τέσσερα γκλουόνια, καθώς και τη διαδικασία σκέδασης δύο γκλουονίων που αλληλεπιδρούν για να σχηματίσουν ένα γλουόνιο και ένα σωματίδιο Higgs, σε μια ελαφρώς απλοποιημένη έκδοση του Καθιερωμένου Μοντέλου. Αποδείχθηκε ότι τα αποτελέσματα αυτών των δύο υπολογισμών σχετίζονται. «Αυτή είναι μια κλασική περίπτωση δυαδικότητας που εξηγείται από τους επιστήμονες. «Κατά κάποιο τρόπο η απάντηση στο πόσο πιθανό είναι να συμβεί μια διαδικασία σκέδασης σχετίζεται με το πόσο πιθανό είναι να συμβεί ένα δευτερόλεπτο».
Στην αριστερή πλευρά είναι η διαδικασία σκέδασης που περιλαμβάνειδύο γκλουόνια (πράσινο/κίτρινο και μπλε/κυανό) που αλληλεπιδρούν για να σχηματίσουν ένα γκλουόνιο (κόκκινο/ματζέντα) και ένα σωματίδιο Higgs (λευκό). Η πιο περίπλοκη διαδικασία σκέδασης στα δεξιά αντικατοπτρίζει την απλούστερη διαδικασία στα αριστερά, αλλά εδώ υπάρχουν δύο γκλουόνια (πράσινο/κίτρινο και μπλε/κυανό) που αλληλεπιδρούν για να σχηματίσουν τέσσερα γκλουόνια (κόκκινο/ματζέντα, κόκκινο/κίτρινο), μπλε/ματζέντα και πράσινο /κυανό). Το μαύρο χρώμα συμβολίζει το γεγονός ότι πολλές διαφορετικές στοιχειώδεις αλληλεπιδράσεις μπορούν να συμβούν κατά τη διάρκεια της ίδιας της σύγκρουσης. Πιστοποίηση: Soren J. Garnet
Το παράξενο αυτής της δυαδικότητας είναιΤο πρόβλημα είναι ότι οι επιστήμονες δεν έχουν ιδέα γιατί υπάρχει σύνδεση μεταξύ δύο διαφορετικών διαδικασιών σκέδασης. "Αναμιγνύουμε δύο πολύ διαφορετικές φυσικές ιδιότητες των δύο προβλέψεων και βλέπουμε μια σύνδεση. Αλλά εξακολουθεί να παραμένει μυστήριο τι είναι», εξηγούν οι συγγραφείς της μελέτης.
Πώς θα βοηθήσει αυτό τους επιστήμονες;
Σύμφωνα με το Καθιερωμένο Μοντέλο και τους γενικά αποδεκτούς νόμους της φυσικής, αυτά τα δύο πράγματα δεν πρέπει να σχετίζονται.
- Το Καθιερωμένο Μοντέλο είναι ένα υποατομικό μοντέλο του κόσμου που εξηγεί όλα τα σωματίδια και τις αλληλεπιδράσεις τους.
Με την ανακάλυψη αυτής της καταπληκτικής δυαδικότηταςοι επιστήμονες φαίνεται ότι πρέπει να συνεχίσουν τη μελέτη. Η φυσική έχει εκπλήξει για άλλη μια φορά τους επιστήμονες και ελπίζουν ότι η ανακάλυψη θα οδηγήσει στην ανακάλυψη νέων σωματιδίων στον LHC.
Έτσι, μετά την ανακάλυψη του μποζονίου Higgs το 2012έτος, δεν ανακαλύφθηκαν νέα εντυπωσιακά σωματίδια. Για να κινήσουν τη βελόνα προς την «εύρεση νέας φυσικής», οι επιστήμονες προσπαθούν να κάνουν προβλέψεις, να τις συγκρίνουν με μετρήσεις και να αναζητήσουν πιθανές αποκλίσεις. Εκεί μπορεί να είναι η απάντηση.
Το πρόβλημα είναι ότι αυτές οι διαδικασίες απαιτούναπίστευτη ακρίβεια, τόσο πειραματική όσο και θεωρητική. Αλλά όσο μεγαλύτεροι είναι οι υπολογισμοί, τόσο πιο δύσκολη είναι η συμμόρφωση. Εδώ είναι χρήσιμη η ανακαλυφθείσα δυαδικότητα. Για παράδειγμα, ένας υπολογισμός μπορεί να είναι απλούστερος από έναν άλλο, αλλά και οι δύο θα δώσουν την ίδια απάντηση. Οι επιστήμονες θα συνεχίσουν τα πειράματα, πόσο αληθινή είναι η θεωρία τους.
Διαβάστε περισσότερα
Το κυνηγούν εδώ και αιώνες: τι γνωρίζουμε για τον πλανήτη Vulcan δίπλα στον Ήλιο
Οι αστρονόμοι βρήκαν έναν πλανήτη κοντά στη Γη: έχει μια πολύ περίεργη τροχιά
Επιστήμονες από την Κίνα απέδειξαν ότι οι σύγχρονες μετατοπίσεις πλακών χρονολογούνται πριν από 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια
</ p>