Vedci objavili dualitu medzi dvoma typmi procesov rozptylu, keď sa protóny zrážajú
Dualita vo fyzike
Pojem dualita sa nachádza v rôznychoblasti fyziky. Najznámejším príkladom je dualita vlny a častíc v kvantovej mechanike. Slávny experiment Thomasa Younga s dvojitou štrbinou ukázal, že svetlo sa správa ako vlna a Albert Einstein dostal Nobelovu cenu za preukázanie, že svetlo sa správa ako častica .
Zvláštne je, že svetlo v skutočnosti je aoboje súčasne. Jednoducho sa na to dá pozerať dvoma spôsobmi a každý z nich má matematický popis. Úplne odlišné vysvetlenia toho istého objektu.
„To, čo sme teraz objavili, je podobnédualita,“ vysvetľuje Matthias Wilhelm, docent na Medzinárodnej akadémii Nielsa Bohra. „Vypočítali sme predpoveď pre dva procesy rozptylu. Súčasné výpočty sú menej experimentálne hmatateľné ako slávny experiment s dvojitou štrbinou. Medzi nimi je však jasná matematická mapa, ktorá ukazuje, že obaja obsahujú rovnaké informácie. Sú nejakým spôsobom prepojené.“
Nový experiment
Interakcia na Veľkom hadrónovom urýchľovačiveľa protónov - medzi nimi je veľa subatomárnych častíc, gluónov a kvarkov. Keď sa zrazia, dva gluóny z rôznych protónov môžu interagovať a vytvárať nové častice, ako je Higgsov bozón. Tieto procesy vytvárajú v detektoroch zaujímavé obrazce.
Zdroj: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
Výskumníci mapujú, ako vyzerajútieto vzorce a teoretickí fyzici opisujú tieto procesy matematickými výrazmi. Cieľom je zhromaždiť dostatok údajov na predpovede, ktoré možno porovnať s experimentálnymi výsledkami.
V priebehu tejto práce vedci vypočítaliproces rozptylu dvoch gluónov interagujúcich za vzniku štyroch gluónov, ako aj proces rozptylu dvoch interagujúcich gluónov za vzniku gluónu a Higgsovej častice, v mierne zjednodušenej verzii Štandardného modelu. Ukázalo sa, že výsledky týchto dvoch výpočtov spolu súvisia. „Toto je klasický prípad duality vysvetlený vedcami. "Odpoveď na to, aká je pravdepodobnosť, že sa vyskytne jeden proces rozptylu, nejako súvisí s pravdepodobnosťou, že dôjde k druhému."
Na ľavej strane je proces rozptylu zahŕňajúcidva gluóny (zelený/žltý a modrý/azúrový), ktoré interagujú za vzniku gluónu (červený/purpurový) a Higgsovej častice (biela). Zložitejší proces rozptylu na pravej strane odzrkadľuje jednoduchší proces na ľavej strane, ale tu sú dva gluóny (zelený/žltý a modrý/azúrový), ktoré interagujú a vytvárajú štyri gluóny (červený/purpurový, červený/žltý), modrý/purpurový a zelený /tyrkysový). Čierna farba symbolizuje skutočnosť, že pri samotnej zrážke môže dôjsť k mnohým rôznym elementárnym interakciám. Poďakovanie: Soren J. Garnet
Zvláštnosťou tejto duality jeProblém je v tom, že vedci netušia, prečo medzi dvoma rôznymi procesmi rozptylu vôbec existuje súvislosť. „Zmiešali sme dve veľmi odlišné fyzikálne vlastnosti týchto dvoch predpovedí a vidíme súvislosť. Stále však zostáva záhadou, čo to je,“ vysvetľujú autori štúdie.
Ako to pomôže vedcom?
Podľa štandardného modelu a všeobecne uznávaných fyzikálnych zákonov by tieto dve veci nemali súvisieť.
- Štandardný model je subatomárny model sveta, ktorý vysvetľuje všetky častice a ich interakcie.
S objavom tejto úžasnej dualityZdá sa, že vedci musia v štúdii pokračovať. Fyzika vedcov opäť prekvapila a dúfajú, že objav povedie k objavu nových častíc na LHC.
Teda po objave Higgsovho bozónu v 2012roku neboli objavené žiadne nové senzačné častice. Aby sa ihla posunula smerom k „hľadaniu novej fyziky“, vedci sa snažia robiť predpovede, porovnávať ich s meraniami a hľadať možné odchýlky. Tam by mohla byť odpoveď.
Problém je, že tieto procesy vyžadujúneuveriteľná presnosť, experimentálna aj teoretická. Ale čím väčšie sú výpočty, tým ťažšie je ich dodržať. Tu prichádza vhod objavená dualita. Napríklad jeden výpočet môže byť jednoduchší ako druhý, ale oba dajú rovnakú odpoveď. Vedci budú pokračovať v experimentoch, nakoľko reálna je ich teória.
Čítaj viac
Po stáročia sa loví: čo vieme o planéte Vulcan vedľa Slnka
Astronómovia našli pri Zemi planétu: má veľmi zvláštnu obežnú dráhu
Vedci z Číny dokázali, že moderné posuny platní sú staré 2,5 miliardy rokov
</ p>