Gli scienziati hanno scoperto una dualità tra due tipi di processi di diffusione quando i protoni si scontrano
Dualità in fisica
Il concetto di dualità si trova in diversicampi della fisica. L'esempio più famoso è il dualismo onda-particella nella meccanica quantistica. Il famoso esperimento della doppia fenditura di Thomas Young dimostrò che la luce si comporta come un'onda e Albert Einstein ricevette il premio Nobel per aver dimostrato che la luce si comporta come un'onda. particella.
La cosa strana è che la luce in realtà c'è eentrambi allo stesso tempo. Ci sono semplicemente due modi di vederlo e ognuno di essi ha una descrizione matematica. Spiegazioni completamente diverse dello stesso oggetto.
“Quello che abbiamo scoperto ora è similedualità", spiega Matthias Wilhelm, professore associato presso l'Accademia internazionale Niels Bohr. "Abbiamo calcolato una previsione per due processi di diffusione. I calcoli attuali sono meno tangibili dal punto di vista sperimentale rispetto al famoso esperimento della doppia fenditura. Tuttavia, esiste una chiara mappa matematica tra di loro che mostra che entrambi contengono le stesse informazioni. Sono in qualche modo collegati."
Nuovo esperimento
Interazione al Large Hadron Collidermolti protoni - tra questi ci sono molte particelle subatomiche, gluoni e quark. Quando si scontrano, due gluoni di protoni diversi possono interagire, creando nuove particelle come il bosone di Higgs. Questi processi creano modelli interessanti nei rilevatori.
Fonte: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
I ricercatori mappano il loro aspettoquesti modelli e i fisici teorici descrivono questi processi in termini matematici. L'obiettivo è raccogliere dati sufficienti per fare previsioni che possono essere confrontate con i risultati sperimentali.
Nel corso di questo lavoro, gli scienziati hanno calcolatoil processo di diffusione di due gluoni che interagiscono per formare quattro gluoni, così come il processo di diffusione di due gluoni che interagiscono per formare un gluone e una particella di Higgs, in una versione leggermente semplificata del Modello Standard. Si è scoperto che i risultati di questi due calcoli sono correlati. “Questo è un classico caso di dualità spiegato dagli scienziati. "In qualche modo la risposta alla probabilità che si verifichi un processo di dispersione è correlata alla probabilità che si verifichi un secondo."
Sul lato sinistro c'è il processo di dispersione che coinvolgedue gluoni (verde/giallo e blu/ciano) che interagiscono per formare un gluone (rosso/magenta) e una particella di Higgs (bianca). Il processo di dispersione più complesso a destra rispecchia il processo più semplice a sinistra, ma qui ci sono due gluoni (verde/giallo e blu/ciano) che interagiscono per formare quattro gluoni (rosso/magenta, rosso/giallo), blu/magenta e verde /ciano). Il colore nero simboleggia il fatto che durante la collisione stessa possono verificarsi molte diverse interazioni elementari. Credito: Soren J. Garnet
La stranezza di questa dualità èIl problema è che gli scienziati non hanno idea del perché esista una connessione tra due diversi processi di diffusione. “Mescoliamo due proprietà fisiche molto diverse delle due previsioni e vediamo una connessione. Ma resta ancora un mistero di cosa si tratti”, spiegano gli autori dello studio.
In che modo questo aiuterà gli scienziati?
Secondo il Modello Standard e le leggi della fisica generalmente accettate, queste due cose non dovrebbero essere correlate.
- Il modello standard è un modello subatomico del mondo che spiega tutte le particelle e le loro interazioni.
Con la scoperta di questa stupefacente dualitàgli scienziati sembrano dover continuare lo studio. La fisica ha sorpreso ancora una volta gli scienziati e sperano che la scoperta porti alla scoperta di nuove particelle all'LHC.
Quindi, dopo la scoperta del bosone di Higgs nel 2012anno, non sono state scoperte nuove particelle sensazionali. Per spostare l’ago verso la “scoperta di nuova fisica”, gli scienziati cercano di fare previsioni, confrontarle con misurazioni e cercare possibili deviazioni. Ecco dove potrebbe essere la risposta.
Il problema è che questi processi richiedonoincredibile precisione, sia sperimentale che teorica. Ma più grandi sono i calcoli, più è difficile rispettarli. È qui che la dualità scoperta torna utile. Ad esempio, un calcolo può essere più semplice di un altro, ma entrambi daranno la stessa risposta. Gli scienziati continueranno gli esperimenti, quanto sia reale la loro teoria.
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