Os cientistas descobriram uma dualidade entre dois tipos de processos de dispersão quando prótons colidem
Dualidade na física
O conceito de dualidade é encontrado em diferentescampos da física. O exemplo mais famoso é a dualidade onda-partícula na mecânica quântica. O famoso experimento de fenda dupla de Thomas Young mostrou que a luz se comporta como uma onda, e Albert Einstein recebeu o Prêmio Nobel por mostrar que a luz se comporta como uma onda. partícula.
O estranho é que a luz realmente existe eambos ao mesmo tempo.Existem simplesmente duas maneiras de ver isso e cada uma delas tem uma descrição matemática.Explicações completamente diferentes do mesmo objeto.
“O que descobrimos agora é algo semelhantedualidade”, explica Matthias Wilhelm, professor associado da International Niels Bohr Academy. “Calculamos uma previsão para dois processos de dispersão. Os cálculos atuais são menos tangíveis experimentalmente do que o famoso experimento da fenda dupla. No entanto, existe um mapa matemático claro entre eles que mostra que ambos contêm a mesma informação. Eles estão de alguma forma conectados.”
Novo experimento
Interagindo no Grande Colisor de Hádronsmuitos prótons - entre eles existem muitas partículas subatômicas, glúons e quarks. Quando colidem, dois glúons de prótons diferentes podem interagir, criando novas partículas, como o bóson de Higgs. Esses processos criam padrões interessantes nos detectores.
Fonte: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
Pesquisadores mapeiam como eles se parecemesses padrões, e os físicos teóricos descrevem esses processos em termos matemáticos. O objetivo é coletar dados suficientes para fazer previsões que possam ser comparadas com resultados experimentais.
No decorrer deste trabalho, os cientistas calcularamo processo de espalhamento de dois glúons interagindo para formar quatro glúons, bem como o processo de espalhamento de dois glúons interagindo para formar um glúon e uma partícula de Higgs, em uma versão ligeiramente simplificada do Modelo Padrão. Descobriu-se que os resultados destes dois cálculos estão relacionados. “Este é um caso clássico de dualidade explicado pelos cientistas. “De alguma forma, a resposta sobre a probabilidade de ocorrência de um processo de dispersão está relacionada à probabilidade de ocorrência de um segundo.”
No lado esquerdo está o processo de espalhamento envolvendodois glúons (verde/amarelo e azul/ciano) interagindo para formar um glúon (vermelho/magenta) e uma partícula de Higgs (branca). O processo de dispersão mais complexo à direita espelha o processo mais simples à esquerda, mas aqui estão dois glúons (verde/amarelo e azul/ciano) interagindo para formar quatro glúons (vermelho/magenta, vermelho/amarelo), azul/magenta e verde /ciano). A cor preta simboliza o fato de que muitas interações elementares diferentes podem ocorrer durante a própria colisão. Crédito: Soren J. Garnet
A estranheza desta dualidade éO problema é que os cientistas não têm ideia da razão pela qual existe uma ligação entre dois processos de dispersão diferentes. “Misturamos duas propriedades físicas muito diferentes das duas previsões e vemos uma conexão. Mas ainda permanece um mistério o que é”, explicam os autores do estudo.
Como isso ajudará os cientistas?
De acordo com o Modelo Padrão e as leis da física geralmente aceitas, essas duas coisas não deveriam estar relacionadas.
- O Modelo Padrão é um modelo subatômico do mundo que explica todas as partículas e suas interações.
Com a descoberta desta incrível dualidadeos cientistas parecem ter que continuar o estudo. A física surpreendeu mais uma vez os cientistas e eles esperam que a descoberta leve à descoberta de novas partículas no LHC.
Assim, após a descoberta do bóson de Higgs em 2012ano, nenhuma nova partícula sensacional foi descoberta. Para avançar na direção de “encontrar uma nova física”, os cientistas tentam fazer previsões, compará-las com medições e procurar possíveis desvios. É aí que a resposta pode estar.
O problema é que esses processos exigemprecisão incrível, tanto experimental quanto teórica. Mas quanto maiores os cálculos, mais difícil é cumprir. É aqui que a dualidade descoberta vem a calhar. Por exemplo, um cálculo pode ser mais simples que outro, mas ambos darão a mesma resposta. Os cientistas vão continuar os experimentos, quão real é sua teoria.
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