과학자들은 양성자가 충돌할 때 두 가지 유형의 산란 과정 사이의 이중성을 발견했습니다.
물리학의 이중성
이중성의 개념은 다양한 곳에서 발견된다.물리학 분야. 가장 유명한 예는 양자역학의 파동-입자 이중성입니다. 토마스 영의 유명한 이중 슬릿 실험은 빛이 파동처럼 행동한다는 것을 보여 주었고, 알베르트 아인슈타인은 빛이 파동처럼 행동한다는 사실을 보여준 공로로 노벨상을 받았습니다. 입자 .
이상한 점은 빛이 실제로는동시에. 그것을 보는 두 가지 방법이 있으며 각 방법에는 수학적 설명이 있습니다. 동일한 개체에 대해 완전히 다른 설명이 있습니다.
“지금 우리가 발견한 것은 비슷한 것입니다.국제 닐스 보어 아카데미(International Niels Bohr Academy) 부교수인 Matthias Wilhelm은 설명합니다. “우리는 두 가지 산란 과정에 대한 예측을 계산했습니다. 현재 계산은 유명한 이중 슬릿 실험보다 실험적으로 덜 확실합니다. 그러나 둘 사이에는 동일한 정보가 포함되어 있음을 보여주는 명확한 수학적 지도가 있습니다. 그 둘은 어떻게든 연결되어 있습니다."
새로운 실험
대형 강입자 충돌기에서의 상호작용많은 양성자 - 그 중에는 많은 아원자 입자, 글루온 및 쿼크가 있습니다. 충돌할 때 서로 다른 양성자의 두 글루온이 상호 작용하여 힉스 보존과 같은 새로운 입자를 생성할 수 있습니다. 이러한 프로세스는 감지기에서 흥미로운 패턴을 생성합니다.
출처: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
연구원들은 그들이 어떻게 생겼는지 지도로 표시합니다.이러한 패턴과 이론 물리학자들은 이러한 과정을 수학적 용어로 설명합니다. 목표는 실험 결과와 비교할 수 있는 예측을 하기에 충분한 데이터를 수집하는 것입니다.
이 작업 과정에서 과학자들은 계산했습니다.두 개의 글루온이 상호 작용하여 4개의 글루온을 형성하는 과정과 두 개의 글루온이 상호 작용하여 글루온과 하나의 힉스 입자를 형성하는 과정을 표준 모델의 약간 단순화된 버전으로 보여줍니다. 이 두 계산의 결과는 서로 연관되어 있는 것으로 나타났습니다. “이것은 과학자들이 설명하는 이중성의 전형적인 사례입니다. "어쨌든 하나의 산란 과정이 발생할 가능성에 대한 대답은 1초 동안 발생할 가능성과 관련이 있습니다."
왼쪽에는 다음과 같은 산란 과정이 있습니다.두 개의 글루온(녹색/노란색 및 파란색/청록색)이 상호 작용하여 글루온(빨간색/자홍색)과 힉스 입자(흰색)를 형성합니다. 오른쪽의 더 복잡한 산란 과정은 왼쪽의 간단한 과정을 반영하지만 여기에 두 개의 글루온(녹색/노란색 및 파란색/청록색)이 상호 작용하여 4개의 글루온(빨간색/자홍색, 빨간색/노란색), 파란색/자홍색 및 녹색을 형성합니다. /청록색). 검은색은 충돌 자체 중에 다양한 기본 상호 작용이 발생할 수 있다는 사실을 상징합니다. 크레딧: Soren J. Garnet
이 이중성의 이상한 점은문제는 과학자들이 두 가지 서로 다른 산란 과정 사이에 연관성이 있는 이유를 전혀 모른다는 것입니다. “우리는 두 가지 예측의 매우 다른 두 가지 물리적 특성을 혼합하여 연관성을 확인합니다. 그러나 그것이 무엇인지는 여전히 미스터리로 남아 있습니다.”라고 연구 저자는 설명합니다.
이것이 과학자들에게 어떻게 도움이 될까요?
표준 모델과 일반적으로 인정되는 물리 법칙에 따르면 이 두 가지는 서로 관련되어서는 안 됩니다.
- 표준 모델은 모든 입자와 그 상호 작용을 설명하는 세계의 아원자 모델입니다.
이 놀라운 이중성의 발견으로과학자들은 연구를 계속해야 할 것 같습니다. 물리학은 다시 한 번 과학자들을 놀라게 했으며 그들은 이 발견이 LHC에서 새로운 입자의 발견으로 이어지기를 희망합니다.
따라서 2012년에 힉스 보손이 발견된 후올해에는 새로운 감각적 입자가 발견되지 않았습니다. “새로운 물리학을 찾는” 방향으로 바늘을 움직이기 위해 과학자들은 예측을 하고, 이를 측정값과 비교하고, 가능한 편차를 찾으려고 노력합니다. 바로 여기에 답이 있을 수 있습니다.
문제는 이러한 프로세스가 필요하다는 것입니다.실험적이고 이론적인 놀라운 정확도. 그러나 계산이 클수록 준수하기가 더 어렵습니다. 여기에서 발견된 이중성이 유용합니다. 예를 들어, 하나의 계산이 다른 계산보다 간단할 수 있지만 둘 다 같은 답을 줄 것입니다. 과학자들은 그들의 이론이 얼마나 실제적인지 실험을 계속할 것입니다.
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