Forskere har oppdaget en dualitet mellom to typer spredningsprosesser når protoner kolliderer i
Dualitet i fysikk
Begrepet dualitet finnes i ulikefelt av fysikk. Det mest kjente eksemplet er bølge-partikkel-dualitet i kvantemekanikk. Thomas Youngs berømte dobbeltspalte-eksperiment viste at lys oppfører seg som en bølge, og Albert Einstein fikk Nobelprisen for å vise at lys oppfører seg som en partikkel.
Det merkelige er at lys faktisk er ogbegge på samme tid. Det er ganske enkelt to måter å se det på, og hver av dem har en matematisk beskrivelse. Helt forskjellige forklaringer av det samme objektet.
"Det vi nå har oppdaget er lignendedualitet," forklarer Matthias Wilhelm, førsteamanuensis ved International Niels Bohr Academy. "Vi beregnet en prediksjon for to spredningsprosesser. De nåværende beregningene er mindre eksperimentelt håndgripelige enn det berømte dobbeltspalte-eksperimentet. Det er imidlertid et tydelig matematisk kart mellom dem som viser at de begge inneholder den samme informasjonen. De henger sammen på en eller annen måte.»
Nytt eksperiment
Samspill ved Large Hadron Collidermange protoner - blant dem er det mange subatomære partikler, gluoner og kvarker. Når de kolliderer, kan to gluoner fra forskjellige protoner samhandle, og skape nye partikler som Higgs-bosonet. Disse prosessene skaper interessante mønstre i detektorer.
Kilde: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
Forskere kartlegger hvordan de ser utdisse mønstrene, og teoretiske fysikere beskriver disse prosessene i matematiske termer. Målet er å samle inn nok data til å lage spådommer som kan sammenlignes med eksperimentelle resultater.
I løpet av dette arbeidet beregnet forskereprosessen med spredning av to gluoner som samvirker for å danne fire gluoner, samt prosessen med spredning av to gluoner som samvirker for å danne en gluon og en Higgs-partikkel, i en litt forenklet versjon av standardmodellen. Det viste seg at resultatene av disse to beregningene henger sammen. "Dette er et klassisk tilfelle av dualitet forklart av forskere. "På en eller annen måte er svaret på hvor sannsynlig det er at en spredningsprosess oppstår relatert til hvor sannsynlig det er at et sekund skjer."
På venstre side er spredningsprosessen som involvererto gluoner (grønn/gul og blå/cyan) som interagerer for å danne en gluon (rød/magenta) og en Higgspartikkel (hvit). Den mer komplekse spredningsprosessen til høyre gjenspeiler den enklere prosessen til venstre, men her er to gluoner (grønn/gul og blå/cyan) som samhandler for å danne fire gluoner (rød/magenta, rød/gul), blå/magenta og grønn /cyan). Den svarte fargen symboliserer det faktum at mange forskjellige elementære interaksjoner kan oppstå under selve kollisjonen. Kreditt: Søren J. Garnet
Det merkelige med denne dualiteten erProblemet er at forskerne ikke aner hvorfor det i det hele tatt er en sammenheng mellom to forskjellige spredningsprosesser. «Vi blander to svært forskjellige fysiske egenskaper til de to spådommene og ser en sammenheng. Men det er fortsatt et mysterium hva det er, forklarer forfatterne av studien.
Hvordan vil dette hjelpe forskere?
I følge standardmodellen og de allment aksepterte fysikkens lover skal disse to tingene ikke være relatert.
- Standardmodellen er en subatomisk modell av verden som forklarer alle partikler og deres interaksjoner.
Med oppdagelsen av denne fantastiske dualitetenforskere ser ut til å måtte fortsette studien. Fysikken har nok en gang overrasket forskere og de håper oppdagelsen vil føre til oppdagelsen av nye partikler ved LHC.
Således, etter oppdagelsen av Higgs-bosonet i 2012år ble det ikke oppdaget nye oppsiktsvekkende partikler. For å flytte nålen mot å "finne ny fysikk", prøver forskere å komme med spådommer, sammenligne dem med målinger og se etter mulige avvik. Det er der svaret kan være.
Problemet er at disse prosessene kreverutrolig nøyaktighet, både eksperimentell og teoretisk. Men jo større beregningene er, desto vanskeligere er det å overholde. Det er her den oppdagede dualiteten kommer godt med. For eksempel kan en beregning være enklere enn en annen, men begge vil gi samme svar. Forskere kommer til å fortsette eksperimenter, hvor ekte teorien deres er.
Les mer
Den har blitt jaktet på i århundrer: hva vet vi om planeten Vulcan ved siden av solen
Astronomer har funnet en planet nær jorden: den har en veldig merkelig bane
Forskere fra Kina har bevist at moderne plateskift går 2,5 milliarder år tilbake i tid
</ p>