Los científicos han descubierto una dualidad entre dos tipos de procesos de dispersión cuando los protones chocan en
Dualidad en física
El concepto de dualidad se encuentra en diferentescampos de la física. El ejemplo más famoso es la dualidad onda-partícula en la mecánica cuántica. El famoso experimento de la doble rendija de Thomas Young demostró que la luz se comporta como una onda, y Albert Einstein recibió el Premio Nobel por demostrar que la luz se comporta como una onda. partícula.
Lo extraño es que la luz en realidad es yambos al mismo tiempo. Simplemente hay dos maneras de verlo y cada una de ellas tiene una descripción matemática. Explicaciones completamente diferentes del mismo objeto.
“Lo que hemos descubierto ahora es una situación similar.dualidad”, explica Matthias Wilhelm, profesor asociado de la Academia Internacional Niels Bohr. “Calculamos una predicción para dos procesos de dispersión. Los cálculos actuales son menos tangibles experimentalmente que el famoso experimento de la doble rendija. Sin embargo, hay un mapa matemático claro entre ellos que muestra que ambos contienen la misma información. De alguna manera están conectados”.
Nuevo experimento
Interactuando en el Gran Colisionador de Hadronesmuchos protones; entre ellos hay muchas partículas subatómicas, gluones y quarks. Cuando chocan, dos gluones de diferentes protones pueden interactuar, creando nuevas partículas como el bosón de Higgs. Estos procesos crean patrones interesantes en los detectores.
Fuente: Instituto Nacional de Física Nuclear
Los investigadores trazan un mapa de cómo se venestos patrones, y los físicos teóricos describen estos procesos en términos matemáticos. El objetivo es recopilar suficientes datos para hacer predicciones que puedan compararse con los resultados experimentales.
En el curso de este trabajo, los científicos calcularonel proceso de dispersión de dos gluones que interactúan para formar cuatro gluones, así como el proceso de dispersión de dos gluones que interactúan para formar un gluón y una partícula de Higgs, en una versión ligeramente simplificada del Modelo Estándar. Resultó que los resultados de estos dos cálculos están relacionados. “Este es un caso clásico de dualidad explicado por los científicos. "De alguna manera, la respuesta a la probabilidad de que ocurra un proceso de dispersión está relacionada con la probabilidad de que ocurra un segundo".
En el lado izquierdo está el proceso de dispersión que implicados gluones (verde/amarillo y azul/cian) que interactúan para formar un gluón (rojo/magenta) y una partícula de Higgs (blanco). El proceso de dispersión más complejo de la derecha refleja el proceso más simple de la izquierda, pero aquí hay dos gluones (verde/amarillo y azul/cian) que interactúan para formar cuatro gluones (rojo/magenta, rojo/amarillo), azul/magenta y verde. /cian). El color negro simboliza el hecho de que pueden ocurrir muchas interacciones elementales diferentes durante la colisión en sí. Crédito: Soren J. Granate
Lo extraño de esta dualidad esEl problema es que los científicos no tienen idea de por qué existe una conexión entre dos procesos de dispersión diferentes. “Mezclamos dos propiedades físicas muy diferentes de las dos predicciones y vemos una conexión. Pero aún sigue siendo un misterio qué es”, explican los autores del estudio.
¿Cómo ayudará esto a los científicos?
Según el modelo estándar y las leyes de la física generalmente aceptadas, estas dos cosas no deberían estar relacionadas.
- El Modelo Estándar es un modelo subatómico del mundo que explica todas las partículas y sus interacciones.
Con el descubrimiento de esta sorprendente dualidadlos científicos parecen tener que continuar el estudio. La física ha vuelto a sorprender a los científicos y esperan que el descubrimiento conduzca al descubrimiento de nuevas partículas en el LHC.
Así, tras el descubrimiento del bosón de Higgs en 2012año, no se descubrieron nuevas partículas sensacionales. Para avanzar hacia “encontrar nueva física”, los científicos intentan hacer predicciones, compararlas con mediciones y buscar posibles desviaciones. Ahí es donde podría estar la respuesta.
El problema es que estos procesos requierenprecisión increíble, tanto experimental como teórica. Pero cuanto más grandes son los cálculos, más difícil es cumplir. Aquí es donde la dualidad descubierta resulta útil. Por ejemplo, un cálculo puede ser más simple que otro, pero ambos darán la misma respuesta. Los científicos van a continuar con los experimentos, cuán real es su teoría.
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