นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบความเป็นคู่ระหว่างกระบวนการกระเจิงสองประเภทเมื่อโปรตอนชนกัน
ความเป็นคู่ในวิชาฟิสิกส์
แนวคิดเรื่องความเป็นคู่นั้นพบได้ในความแตกต่างสาขาฟิสิกส์ ตัวอย่างที่มีชื่อเสียงที่สุดคือความเป็นคู่ของคลื่นและอนุภาคในกลศาสตร์ควอนตัม การทดลองช่องคู่อันโด่งดังของโธมัส ยัง แสดงให้เห็นว่าแสงมีพฤติกรรมเหมือนคลื่น และอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ได้รับรางวัลโนเบลจากการแสดงให้เห็นว่าแสงมีพฤติกรรมเหมือนคลื่น อนุภาค
สิ่งที่แปลกก็คือแสงนั้นมีอยู่จริงและทั้งสองวิธีในเวลาเดียวกัน มีสองวิธีในการดูและแต่ละวิธีก็มีคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ คำอธิบายที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงของวัตถุเดียวกัน
“สิ่งที่เราค้นพบตอนนี้ก็คล้ายกันความเป็นคู่” Matthias Wilhelm รองศาสตราจารย์ของ International Niels Bohr Academy อธิบาย “เราคำนวณคำทำนายสำหรับกระบวนการกระเจิงสองกระบวนการ การคำนวณในปัจจุบันจับต้องได้น้อยกว่าการทดลองแบบสลิตคู่ที่มีชื่อเสียง อย่างไรก็ตาม มีแผนที่ทางคณิตศาสตร์ที่ชัดเจนระหว่างทั้งสองซึ่งแสดงให้เห็นว่าทั้งสองมีข้อมูลเดียวกัน ทั้งสองมีความเชื่อมโยงกัน”
การทดลองใหม่
การโต้ตอบที่เครื่องชนแฮดรอนขนาดใหญ่โปรตอนจำนวนมาก - ในหมู่พวกเขามีอนุภาคย่อยของอะตอมกลูออนและควาร์กมากมาย เมื่อพวกมันชนกัน กลูออนสองตัวจากโปรตอนที่ต่างกันก็สามารถโต้ตอบกันได้ ทำให้เกิดอนุภาคใหม่ เช่น ฮิกส์โบซอน กระบวนการเหล่านี้สร้างรูปแบบที่น่าสนใจในเครื่องตรวจจับ
ที่มา: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
นักวิจัยทำแผนที่สิ่งที่พวกเขาดูเหมือนรูปแบบเหล่านี้ และนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีอธิบายกระบวนการเหล่านี้ด้วยเงื่อนไขทางคณิตศาสตร์ เป้าหมายคือการรวบรวมข้อมูลให้เพียงพอเพื่อคาดการณ์ที่สามารถเปรียบเทียบกับผลการทดลองได้
ในระหว่างงานนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้คำนวณกระบวนการกระเจิงของกลูออนสองตัวที่มีปฏิสัมพันธ์กันจนกลายเป็นกลูออนสี่ตัว เช่นเดียวกับกระบวนการกระเจิงของกลูออนสองตัวที่มีปฏิสัมพันธ์กันจนกลายเป็นกลูออนและอนุภาคฮิกส์ ในแบบจำลองมาตรฐานเวอร์ชันที่เรียบง่ายเล็กน้อย ปรากฎว่าผลลัพธ์ของการคำนวณทั้งสองนี้เกี่ยวข้องกัน “นี่เป็นกรณีคลาสสิกของความเป็นทวิภาคีที่นักวิทยาศาสตร์อธิบายไว้ “คำตอบว่ากระบวนการกระเจิงหนึ่งจะเกิดขึ้นได้มากน้อยเพียงใดนั้นสัมพันธ์กับความเป็นไปได้ที่กระบวนการกระเจิงจะเกิดขึ้นในวินาทีนั้น”
ทางด้านซ้ายเป็นกระบวนการกระเจิงที่เกี่ยวข้องกับกลูออนสองอัน (เขียว/เหลือง และน้ำเงิน/ฟ้า) ทำปฏิกิริยากันเพื่อสร้างกลูออน (แดง/ม่วงแดง) และอนุภาคฮิกส์ (สีขาว) กระบวนการกระเจิงที่ซับซ้อนมากขึ้นทางด้านขวาสะท้อนกระบวนการที่ง่ายกว่าทางด้านซ้าย แต่นี่คือกลูออนสองกลูออน (เขียว/เหลือง และน้ำเงิน/ฟ้า) ที่ทำงานร่วมกันเพื่อสร้างกลูออนสี่อัน (แดง/ม่วงแดง, แดง/เหลือง), น้ำเงิน/ม่วงแดง และเขียว /สีฟ้า). สีดำเป็นสัญลักษณ์ของความจริงที่ว่าปฏิสัมพันธ์เบื้องต้นที่แตกต่างกันจำนวนมากสามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างการชนกัน เครดิต: Soren J. Garnet
ความแปลกประหลาดของความเป็นคู่นี้คือปัญหาคือนักวิทยาศาสตร์ไม่รู้ว่าเหตุใดจึงมีความเชื่อมโยงระหว่างกระบวนการกระเจิงที่แตกต่างกันสองกระบวนการเลย “เราผสมคุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกันมากสองอย่างของการทำนายทั้งสองเข้าด้วยกัน และมองเห็นความเชื่อมโยงกัน แต่มันก็ยังคงเป็นปริศนาว่ามันคืออะไร” ผู้เขียนการศึกษาอธิบาย
สิ่งนี้จะช่วยนักวิทยาศาสตร์ได้อย่างไร?
ตามแบบจำลองมาตรฐานและกฎฟิสิกส์ที่ยอมรับโดยทั่วไป ทั้งสองสิ่งนี้ไม่ควรเกี่ยวข้องกัน
- แบบจำลองมาตรฐานคือแบบจำลองย่อยของโลกที่อธิบายอนุภาคทั้งหมดและการโต้ตอบของพวกมัน
ด้วยการค้นพบความเป็นคู่ที่น่าทึ่งนี้ดูเหมือนว่านักวิทยาศาสตร์จะต้องทำการศึกษาต่อไป ฟิสิกส์ทำให้นักวิทยาศาสตร์ประหลาดใจอีกครั้งและพวกเขาหวังว่าการค้นพบนี้จะนำไปสู่การค้นพบอนุภาคใหม่ที่ LHC
ดังนั้นหลังจากการค้นพบฮิกส์โบซอนในปี พ.ศ. 2555ปีไม่มีการค้นพบอนุภาคที่น่าตื่นเต้นใหม่ เพื่อขยับเข็มไปสู่ "การค้นหาฟิสิกส์ใหม่" นักวิทยาศาสตร์พยายามคาดการณ์ เปรียบเทียบกับการวัด และมองหาความเบี่ยงเบนที่เป็นไปได้ นั่นคือสิ่งที่คำตอบอาจเป็น
ปัญหาคือกระบวนการเหล่านี้ต้องการความแม่นยำที่เหลือเชื่อทั้งในเชิงทดลองและเชิงทฤษฎี แต่ยิ่งคำนวณมากเท่าไหร่ก็ยิ่งยากต่อการปฏิบัติตาม นี่คือจุดที่ความเป็นคู่ที่ค้นพบมีประโยชน์ ตัวอย่างเช่น การคำนวณแบบหนึ่งอาจง่ายกว่าการคำนวณแบบอื่น แต่ทั้งสองการคำนวณจะให้คำตอบเหมือนกัน นักวิทยาศาสตร์จะทำการทดลองต่อไปว่าทฤษฎีของพวกเขาเป็นจริงแค่ไหน
อ่านเพิ่มเติม
มันถูกตามล่ามาหลายศตวรรษ: เรารู้อะไรเกี่ยวกับดาววัลแคนข้างดวงอาทิตย์?
นักดาราศาสตร์พบดาวเคราะห์ใกล้โลก มีวงโคจรที่แปลกประหลาดมาก
นักวิทยาศาสตร์จากประเทศจีนได้พิสูจน์แล้วว่าการเลื่อนจานสมัยใหม่มีอายุย้อนไป 2.5 พันล้านปี
</ p>