Naukowcy odkryli dualizm pomiędzy dwoma typami procesów rozpraszania podczas zderzenia protonów
Dualizm w fizyce
Pojęcie dualności można znaleźć w różnychdziedzin fizyki. Najsłynniejszym przykładem jest dualizm korpuskularno-falowy w mechanice kwantowej. Słynny eksperyment Thomasa Younga z podwójną szczeliną wykazał, że światło zachowuje się jak fala, a Albert Einstein otrzymał Nagrodę Nobla za wykazanie, że światło zachowuje się jak fala cząstka.
Dziwne jest to, że światło tak naprawdę jest ioba jednocześnie. Są po prostu dwa sposoby spojrzenia na to i każdy z nich ma opis matematyczny. Całkowicie różne wyjaśnienia tego samego obiektu.
„To, co odkryliśmy teraz, jest podobnedualność” – wyjaśnia Matthias Wilhelm, profesor nadzwyczajny w Międzynarodowej Akademii Nielsa Bohra. „Obliczyliśmy prognozę dla dwóch procesów rozpraszania. Obecne obliczenia są mniej namacalne eksperymentalnie niż słynny eksperyment z podwójną szczeliną. Istnieje jednak między nimi wyraźna mapa matematyczna, która pokazuje, że oba zawierają te same informacje. Są w jakiś sposób powiązane.”
Nowy eksperyment
Interakcja w Wielkim Zderzaczu Hadronówwiele protonów - wśród nich jest wiele cząstek subatomowych, gluonów i kwarków. Kiedy się zderzają, dwa gluony z różnych protonów mogą oddziaływać, tworząc nowe cząstki, takie jak bozon Higgsa. Procesy te tworzą ciekawe wzory w detektorach.
Źródło: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
Badacze mapują, jak wyglądająte wzorce, a fizycy teoretyczni opisują te procesy w kategoriach matematycznych. Celem jest zebranie wystarczającej ilości danych, aby dokonać prognoz, które można porównać z wynikami eksperymentów.
W trakcie tej pracy naukowcy obliczyliproces rozpraszania dwóch oddziałujących gluonów tworząc cztery gluony, a także proces rozpraszania dwóch oddziałujących gluonów tworząc gluon i cząstkę Higgsa, w nieco uproszczonej wersji Modelu Standardowego. Okazało się, że wyniki tych dwóch obliczeń są ze sobą powiązane. „To klasyczny przypadek dualizmu wyjaśniony przez naukowców. „W jakiś sposób odpowiedź na pytanie, jak prawdopodobne jest wystąpienie jednego procesu rozpraszania, jest powiązana z prawdopodobieństwem wystąpienia drugiego.”
Po lewej stronie znajduje się proces rozpraszania obejmującydwa gluony (zielony/żółty i niebiesko/cyjan) oddziałujące, tworząc gluon (czerwony/magenta) i cząstkę Higgsa (białą). Bardziej złożony proces rozpraszania po prawej stronie odzwierciedla prostszy proces po lewej stronie, ale tutaj są dwa gluony (zielony/żółty i niebieski/cyjan) oddziałujące, tworząc cztery gluony (czerwony/magenta, czerwono/żółty), niebieski/magenta i zielony /cyjan). Czarny kolor symbolizuje fakt, że podczas samego zderzenia może wystąpić wiele różnych elementarnych interakcji. Źródło: Soren J. Garnet
Dziwność tej dwoistości polega na tymProblem polega na tym, że naukowcy nie mają pojęcia, dlaczego w ogóle istnieje związek między dwoma różnymi procesami rozpraszania. „Łączymy dwie bardzo różne właściwości fizyczne obu przewidywań i widzimy związek. Ale wciąż pozostaje tajemnicą, co to jest” – wyjaśniają autorzy badania.
Jak to pomoże naukowcom?
Według Modelu Standardowego i ogólnie przyjętych praw fizyki tych dwóch rzeczy nie należy ze sobą łączyć.
- Model Standardowy to subatomowy model świata, który wyjaśnia wszystkie cząstki i ich interakcje.
Wraz z odkryciem tej niesamowitej dwoistościwydaje się, że naukowcy muszą kontynuować badania. Fizyka po raz kolejny zaskoczyła naukowców i mają nadzieję, że odkrycie doprowadzi do odkrycia nowych cząstek w LHC.
Tym samym po odkryciu bozonu Higgsa w 2012 rroku nie odkryto żadnych nowych sensacyjnych cząstek. Aby przesunąć igłę w stronę „znalezienia nowej fizyki”, naukowcy próbują przewidywać, porównywać je z pomiarami i szukać możliwych odchyleń. Właśnie tam może być odpowiedź.
Problem w tym, że te procesy wymagają:niesamowita dokładność, zarówno eksperymentalna, jak i teoretyczna. Ale im większe obliczenia, tym trudniej je wykonać. Tu przydaje się odkryta dwoistość. Na przykład jedno obliczenie może być prostsze od drugiego, ale oba dadzą tę samą odpowiedź. Naukowcy będą kontynuować eksperymenty, jak realna jest ich teoria.
Czytaj więcej
Poluje się na nią od wieków: co wiemy o planecie Vulcan obok Słońca?
Astronomowie znaleźli planetę w pobliżu Ziemi: ma bardzo dziwną orbitę
Naukowcy z Chin udowodnili, że współczesne przesunięcia płyt sięgają 2,5 miliarda lat
</ p>