Forskare har upptäckt en dualitet mellan två typer av spridningsprocesser när protoner kolliderar i
Dualitet i fysiken
Begreppet dualitet finns i olikafysikfält. Det mest kända exemplet är våg-partikeldualitet inom kvantmekaniken. Thomas Youngs berömda dubbelslitsexperiment visade att ljus beter sig som en våg, och Albert Einstein fick Nobelpriset för att ha visat att ljus beter sig som en våg. partikel .
Det konstiga är att ljus faktiskt är ochbåda samtidigt. Det finns helt enkelt två sätt att se på det och vart och ett av dem har en matematisk beskrivning. Helt olika förklaringar av samma objekt.
"Vad vi nu har upptäckt är liknandedualitet”, förklarar Matthias Wilhelm, docent vid International Niels Bohr Academy. ”Vi beräknade en förutsägelse för två spridningsprocesser. De nuvarande beräkningarna är mindre experimentellt påtagliga än det berömda dubbelslitsexperimentet. Det finns dock en tydlig matematisk karta mellan dem som visar att de båda innehåller samma information. De hänger ihop på något sätt.”
Nytt experiment
Interagerar vid Large Hadron Collidermånga protoner - bland dem finns det många subatomära partiklar, gluoner och kvarkar. När de kolliderar kan två gluoner från olika protoner interagera och skapa nya partiklar som Higgs-bosonen. Dessa processer skapar intressanta mönster i detektorer.
Källa: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
Forskare kartlägger hur de ser utdessa mönster, och teoretiska fysiker beskriver dessa processer i matematiska termer. Målet är att samla in tillräckligt med data för att göra förutsägelser som kan jämföras med experimentella resultat.
Under detta arbete beräknade forskareprocessen för spridning av två gluoner som interagerar för att bilda fyra gluoner, såväl som processen för spridning av två gluoner som interagerar för att bilda en gluon och en Higgspartikel, i en något förenklad version av standardmodellen. Det visade sig att resultaten av dessa två beräkningar är relaterade. "Detta är ett klassiskt fall av dualitet som förklaras av forskare. "På något sätt är svaret på hur troligt det är att en spridningsprocess inträffar relaterat till hur sannolikt det är att en andra inträffar."
På vänster sida är spridningsprocessen involverartvå gluoner (grön/gul och blå/cyan) som interagerar för att bilda en gluon (röd/magenta) och en Higgspartikel (vit). Den mer komplexa spridningsprocessen till höger speglar den enklare processen till vänster, men här är två gluoner (grön/gul och blå/cyan) som interagerar för att bilda fyra gluoner (röd/magenta, röd/gul), blå/magenta och grön /cyan). Den svarta färgen symboliserar det faktum att många olika elementära interaktioner kan uppstå under själva kollisionen. Kredit: Sören J. Garnet
Det konstiga med denna dualitet ärProblemet är att forskarna inte har någon aning om varför det finns ett samband mellan två olika spridningsprocesser överhuvudtaget. "Vi blandar två mycket olika fysiska egenskaper hos de två förutsägelserna och ser ett samband. Men det är fortfarande ett mysterium vad det är, förklarar författarna till studien.
Hur kommer detta att hjälpa forskare?
Enligt standardmodellen och fysikens allmänt accepterade lagar bör dessa två saker inte hänga ihop.
- Standardmodellen är en subatomär modell av världen som förklarar alla partiklar och deras interaktioner.
Med upptäckten av denna fantastiska dualitetforskare verkar behöva fortsätta studien. Fysiken har återigen överraskat forskare och de hoppas att upptäckten kommer att leda till upptäckten av nya partiklar vid LHC.
Alltså, efter upptäckten av Higgs-bosonen 2012år upptäcktes inga nya sensationella partiklar. För att flytta nålen mot att "hitta ny fysik" försöker forskare göra förutsägelser, jämföra dem med mätningar och leta efter möjliga avvikelser. Det är där svaret kan vara.
Problemet är att dessa processer kräverotrolig noggrannhet, både experimentell och teoretisk. Men ju större beräkningar desto svårare är det att följa. Det är här den upptäckta dualiteten kommer väl till pass. Till exempel kan en beräkning vara enklare än en annan, men båda kommer att ge samma svar. Forskare kommer att fortsätta experiment, hur verklig deras teori är.
Läs mer
Den har jagats i århundraden: vad vet vi om planeten Vulcan bredvid solen
Astronomer har hittat en planet nära jorden: den har en mycket konstig bana
Forskare från Kina har bevisat att moderna plåtskiften går tillbaka 2,5 miljarder år
</ p>