Oamenii de știință au descoperit o dualitate între două tipuri de procese de împrăștiere atunci când protonii se ciocnesc în
Dualitate în fizică
Conceptul de dualitate se regăsește în diferitedomenii ale fizicii. Cel mai faimos exemplu este dualitatea undă-particulă în mecanica cuantică. Famosul experiment cu dublă fantă al lui Thomas Young a arătat că lumina se comportă ca o undă, iar Albert Einstein a primit Premiul Nobel pentru că a arătat că lumina se comportă ca un particule .
Lucrul ciudat este că lumina este de fapt șiambele în același timp. Există pur și simplu două moduri de a-l privi și fiecare dintre ele are o descriere matematică. Explicații complet diferite ale aceluiași obiect.
„Ceea ce am descoperit acum este similardualitate”, explică Matthias Wilhelm, profesor asociat la Academia Internațională Niels Bohr. „Am calculat o predicție pentru două procese de împrăștiere. Calculele actuale sunt mai puțin tangibile experimental decât celebrul experiment cu dublă fante. Cu toate acestea, există o hartă matematică clară între ei care arată că ambele conțin aceeași informație. Sunt cumva conectate.”
Experiment nou
Interacționează la Large Hadron Collidermulți protoni - printre aceștia există multe particule subatomice, gluoni și quarci. Când se ciocnesc, doi gluoni de la protoni diferiți pot interacționa, creând noi particule, cum ar fi bosonul Higgs. Aceste procese creează modele interesante în detectoare.
Sursa: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
Cercetătorii cartografiază cum aratăaceste modele, iar fizicienii teoreticieni descriu aceste procese în termeni matematici. Scopul este de a colecta suficiente date pentru a face predicții care pot fi comparate cu rezultatele experimentale.
În cursul acestei lucrări, oamenii de știință au calculatprocesul de împrăștiere a doi gluoni care interacționează pentru a forma patru gluoni, precum și procesul de împrăștiere a doi gluoni care interacționează pentru a forma un gluon și o particulă Higgs, într-o versiune ușor simplificată a modelului standard. S-a dovedit că rezultatele acestor două calcule sunt legate. „Acesta este un caz clasic de dualitate explicat de oamenii de știință. „Într-un fel, răspunsul la cât de probabil este ca un proces de împrăștiere să aibă loc este legat de cât de probabil este să se producă o secundă.”
În partea stângă este procesul de împrăștiere care implicădoi gluoni (verde/galben și albastru/cian) care interacționează pentru a forma un gluon (roșu/magenta) și o particulă Higgs (albă). Procesul de împrăștiere mai complex din dreapta oglindește procesul mai simplu din stânga, dar aici sunt doi gluoni (verde/galben și albastru/cian) care interacționează pentru a forma patru gluoni (roșu/magenta, roșu/galben), albastru/magenta și verde. /cian). Culoarea neagră simbolizează faptul că multe interacțiuni elementare diferite pot avea loc în timpul coliziunii în sine. Credit: Soren J. Garnet
Ciudățenia acestei dualități esteProblema este că oamenii de știință nu au idee de ce există o legătură între două procese de împrăștiere diferite. „Amestecăm două proprietăți fizice foarte diferite ale celor două predicții și vedem o conexiune. Dar rămâne încă un mister ce este”, explică autorii studiului.
Cum îi va ajuta acest lucru pe oamenii de știință?
Conform Modelului Standard și a legilor general acceptate ale fizicii, aceste două lucruri nu ar trebui să fie legate.
- Modelul standard este un model subatomic al lumii care explică toate particulele și interacțiunile lor.
Odată cu descoperirea acestei uimitoare dualitateoamenii de știință par să fie nevoiți să continue studiul. Fizica a surprins din nou oamenii de știință și speră că descoperirea va duce la descoperirea de noi particule la LHC.
Astfel, după descoperirea bosonului Higgs în 2012anul, nu au fost descoperite noi particule senzaționale. Pentru a muta acul spre „găsirea unei noi fizici”, oamenii de știință încearcă să facă predicții, să le compare cu măsurători și să caute posibile abateri. Acolo ar putea fi răspunsul.
Problema este că aceste procese necesităacuratețe incredibilă, atât experimentală, cât și teoretică. Dar cu cât calculele sunt mai mari, cu atât este mai dificil de respectat. Aici este utilă dualitatea descoperită. De exemplu, un calcul poate fi mai simplu decât altul, dar ambele vor da același răspuns. Oamenii de știință vor continua experimentele, cât de reală este teoria lor.
Citeste mai mult
A fost vânat de secole: ce știm despre planeta Vulcan de lângă Soare
Astronomii au găsit o planetă în apropierea Pământului: are o orbită foarte ciudată
Oamenii de știință din China au demonstrat că schimbările moderne ale plăcilor datează de 2,5 miliarde de ani
</ p>