Darüber hinaus Higgs: 5 schwer fassbaren Teilchen, die im Universum lauern können

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Mit der letzten Bestätigung einer Entdeckung des Higgs-Bosons waren viele Physiker zumindest ein wenig enttäuscht. Und zwar deshalb, weil alle Anzeichen deuten auf es bestätigt das Standard-Modell, die Jahrzehnte alte Theorie, die die winzigen Bits der Materie erklärt, die das Universum bilden.

Aber einige Physiker noch halten aus Hoffnung für Ergebnisse, die eine größere Umstellung bieten könnte auf der Suche nach den Large Hadron Collider (LHC) und Physik-Experimente in anderen Einrichtungen, andere versteckte Teilchen im Universum lauern zu offenbaren. Von Gravitonen, Winos sind hier fünf bizarre Dinge, die jenseits der Higgs bestehen können.

Paarproduktion, Winos und photinos

Wenn eine Theorie namens Supersymmetrie stimmt, es mehr als ein Dutzend Partikel draußen Entdeckung erwarten könnte gibt. Die Theorie besagt, dass jedes Teilchen entdeckt bisher verborgenes Gegenstück hat.

In der Standardausführung gibt es zwei Arten von Partikeln: Bosonen, die Kraft zu tragen und auch Gluonen und Gravitonen; und Fermionen, die zusammensetzen und Quarks, Elektronen und Neutrinos nach Indiana University Physiker Pauline Gagnon Blog Quantum Diaries gehören.

In Supersymmetrie würde jeder Fermion mit einem Boson und umgekehrt gekoppelt werden. Also Gluonen (eine Art von Boson) Paarproduktion (eine Art von Fermion) hätte, W-Teilchen hätte Winos, Photonen Photinos haben würde, und das Higgs hätte ein Gegenstück, die Higgsino genannt. [Verrückte Physik: die coolsten kleine Partikel in der Natur]

Leider hat für Anhänger der Supersymmetrie, der LHC bisher fand keine Spuren dieser schwer fassbaren Teilchen darauf hindeutet, dass es unwahrscheinlich, dass sie existieren ist, sagte Peter Woit, mathematischer Physiker an der Columbia University in New York.

Im Jahr 2012 zum Beispiel entdeckt Physiker Ultra-seltene Teilchen genannt B_s ("B-Sub-S")-Mesonen, die normalerweise nicht auf der Erde gefunden, aber die können manchmal flüchtig existieren, nachdem zwei bei nahe der Lichtgeschwindigkeit Protonen. Die Rate, mit der sie beobachtet wurden, passt mit dem Standardmodell, was bedeutet, dass jede supersymmetrischen Teilchen, die existieren viel schwerer müsste, als ursprünglich erhofft.

Eine weitere Schwäche der Theorie: Es gibt rund 105 "freie Parameter," was bedeutet, dass Physiker nicht sehr gute Grenzen auf die Größe und Energie reicht haben, in dem die Partikel gefunden werden würde. So haben Wissenschaftler keine gute Idee von wo diese Partikel suchen.

Neutralinos

Supersymmetrie sagt auch voraus, dass besondere Partikel genannt Neutralinos, die keine Ladung tragen, könnte erklären, dunklen Materie, die mysteriöse Substanz, die größten Teil des Universums macht, dichte Materie, sondern wird nur durch ihre Schwerkraft erkannt. In supersymmetrischen Theorie würde eine Mischung aus aller Kraft-Trägerteilchen außer Paarproduktion Neutralinos, laut Gagnon Blog erstellen.

Neutralinos hätte in der sengenden frühen Universum gebildet und hat genügend Spuren hinterlassen, um das Vorhandensein von dunkler Materie zu erklären, deren Anziehungskraft heute zu spüren ist.

Gamma-Ray und Neutrino Teleskope konnte für diese schwer fassbare Teilchen in den Bereichen der dunklen Materie, wie z. B. Solar- oder galaktische Kerne voll jagen. In der Tat Physiker vor kurzem angekündigt, große Neuigkeit: ein Teilchen-Sammler auf der internationalen Raumstation ISS kann Beweis der dunklen Materie gefunden, obwohl Angaben, noch nicht.

Gravitonen

Ratlos es Albert Einstein, und es hat seitdem Physiker verblüfft: wie eine einzige Theorie erstellt, die alle fundamentalen Kräfte wie Schwerkraft und das Verhalten der Quantenteilchen erfasst. Zum Beispiel, umfassen nicht die herrschende Theorie der Elementarteilchenphysik Schwerkraft.

Diese Frage hat dazu geführt, dass die Physiker Quanten-Schwerkraft-Teilchen bekannt als Gravitonen, sind winzige, masselosen Teilchen, die Gravitationswellen emittieren vorzuschlagen. In der Theorie jede Graviton würde üben eine Anziehungskraft auf die Materie im Universum, aber die Teilchen wäre schwierig zu erkennen, weil sie schwach mit Materie wechselwirken. [6 weird Facts über die Schwerkraft]

Leider direkt erkennen diese Schatten Partikel physikalisch unmöglich den Stand der Technik wäre. Die Jagd nach Gravitationswellen mit Tools wie LIGO könnte jedoch indirekt die Existenz von Gravitonen aufdecken.

Die unparticle

Vor kurzem fanden Wissenschaftler Spuren von einem anderen bizarren Teilchen, genannt die Unparticle. Es könnte eine fünfte Kraft der Natur, der weiträumige Spin-Spin-Interaktionen. Auf kleineren Maßstäben, eine Short-Range Spin-Wechselwirkung ist verbreitet: Es ist die Kraft, die die Richtung des Elektronenspins in Magnete und Metalle richtet. Aber längere Interaktionen sind viel mehr schwer. Wenn diese Kraft überhaupt vorhanden ist, müsste es eine Million mal kleiner als die zwischen einem Elektron und ein Neutron gefunden werden.

Um die Unparticle zu finden, suchen Physiker im Erdmantel, wo tonnenweise Elektronen zusammen verpackt sind, an das Erdmagnetfeld ausgerichtet. Jede kleine Störung in dieser Ausrichtung könnte einen Hauch von der Unparticle aufdecken.

Chamäleon-Teilchen

Physiker haben ein noch schwer fassbaren Teilchen, das Chamäleon-Teilchen, die eine Variable Masse hätte vorgeschlagen. Wenn es vorhanden ist, könnte diese Formwandler erklären dunkle Materie und dunkle Energie.

Im Jahr 2004, Physiker beschrieben eine hypothetische Kraft, das abhängig von seiner Umgebung verändern könnte: in Orten mit dicht gepackten Partikel wie Erde oder der Sonne, das Chamäleon würde nur eine schwache Kraft, ausüben, während es in dünn verpackten Bereichen eine starke Kraft ausüben würden. Das würde bedeuten, dass es schwach im dicht gedrängten frühen Universum beginnen würde, aber würde stärker als Galaxien nach außen von der Mitte des Universums im Laufe der Zeit flog.

Um die schwer fassbare Kraft zu finden, müssten Physiker Beweise für ein Chamäleon-Teilchen, wenn ein Photon zerfällt in starken Magnetfeldern zu entdecken. So weit die Suche noch nicht hat nichts ergeben, aber Experimente sind im Gange.

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