Hier ist die neue Physik? Atom-Smashers erhalten eine Antimaterie-Überraschung


Die weltweit größte Atom Smasher, konzipiert als ein Portal zu einer neuen Sicht der Physik, produzierte seine erste Blick auf das unerwartete: Bits der Materie, die das Verhalten ihrer Antimaterie Gegenstücke spiegeln nicht.

Die Entdeckung könnte bestätigt, umschreiben die bekannten Gesetzen der Teilchenphysik und erklären, warum unser Universum besteht meist aus Materie und keine Antimaterie.

Wissenschaftler am Large Hadron Collider, die 17 Meilen (27 km) kreisförmiger Teilchenbeschleuniger u-Bahn in der Nähe von Genf, Schweiz, wurden kollidierenden Protonen bei hohen Geschwindigkeiten zu Explosionen von Energie zu erzeugen. Aus dieser Energie werden viele Subatomic Partikel produziert.

Jetzt sind Forscher auf das Gaspedal LHCb-Experiment berichtet, dass einige Teilchen der Materie im Inneren der Maschine produziert scheinen anders benehmen aus ihre Antimaterie Gegenstücke, die eine Teil der Erklärung für das Geheimnis von Antimaterie zur Verfügung stellen könnte. [Die coolsten kleine Partikel in der Natur]

Fehlende Antimaterie

Wissenschaftler glauben, das Universum begann mit etwa gleiche Mengen von Materie und Antimaterie. (Partikel von Antimaterie haben die gleiche Masse von ihren Zwillingen aber eine entgegengesetzte Ladung.) Irgendwie in den folgenden 14 Milliarden Jahren die Antimaterie wurde weitgehend zerstört, verlässt eine übrig gebliebene Universum vor allem Angelegenheit.

Eine mögliche Erklärung für dieses Ergebnis nennt man "kostenlos-Parität Verletzung." CP-Verletzung bedeutet, dass Teilchen entgegengesetzte Ladung voneinander unterschiedlich Verhalten.

Die LHCb-Forscher fanden erste Hinweise, dass dies geschieht, wenn Teilchen genannt D-Mesonen, die "verzaubert Quarks" enthalten, in andere Teilchen zerfallen. Wunderlich benannten bezaubert Quarks, wie viele exotische Teilchen sind so instabil, sie dauern nur einen Bruchteil einer Sekunde. Sie schnell in andere Teilchen zerfallen, und genau diese Produkte, die das Experiment erkennt. ("LHCb" ist die Abkürzung für LHC-Schönheit, eine andere Variante von Quark.)

Aus dem Experiment fanden die Forscher einen Unterschied von 0,8 Prozent in die Wahrscheinlichkeiten, die die Materie und Antimaterie Versionen dieser Teilchen in einem bestimmten Endzustand zerfallen würde.

Ein Zufall auszuschließen

Wenn es darum geht, Teilchenphysik, geht es darum die Qualität der Statistiken. Messung etwas einmal ist sinnlos weil das hohe Maß an Unsicherheit in solchen exotischen, kleinen Systemen. Wissenschaftler setzen auf die Messungen immer und immer wieder – oft genug die Chance einer Flosse zu entlassen.

Die neue Reihen als eine "3,5 Sigma" Ergebnis zu finden, was bedeutet, dass die Statistiken stabil genug sind, dass nur 0,05 Prozent Wahrscheinlichkeit, die das Muster, was, das Sie sehen, ist nicht wirklich da ist. Für etwas, als eine echte Entdeckung in der Teilchenphysik zu zählen muss es eine 5-Sigma-Niveau des Vertrauens erreichen.

"Es wird sicherlich spannend, und sicherlich erstrebenswert," LHCb Forscher Matthew Charles von der englischen Oxford University sagte LiveScience. "An dieser Stelle ist es einen verführerischen Hauch. Es ist Beweis für etwas interessantes los, aber wir halten den Champagner auf Eis, lassen Sie uns sagen. "

Bis zum Jahresende 2012 Charles sagte, der Large Hadron Collider sollten gesammelt haben genug Daten, um entweder bestätigen oder ablehnen das Ergebnis.

Der LHC Geburtsrecht

Wenn der Befund bestätigt wird, wäre es eine große Sache, denn es, dass die regierende Theorie der Teilchenphysik bedeuten würde, genannt das Standardmodell unvollständig ist. Derzeit erlaubt das Standardmodell für einige kleinere CP-Verletzung, aber nicht auf der Ebene von 0,8 Prozent. Um diese Ergebnisse zu erklären, müsste Wissenschaftler ihre Theorie zu ändern oder fügen Sie einige neue Physik auf das vorhandene Bild.

In beiden Fällen würde der LHC begonnen haben, seine Geburtsrecht behaupten.

"Der ganze Zweck des LHC fahren zu entdecken und neue Physik jenseits des Standardmodells zu verstehen", sagte Charles. "Diese Art von Analyse ist genau das, warum ich LHCb beigetreten."

Ein mögliches Beispiel für die Art der neuen Physik, die solche CP-Verletzung könnte erklären, nennt man Supersymmetrie. Diese Theorie besagt, dass neben allen bekannten Teilchen gibt es supersymmetrischen Partner Partikel, die sich unterscheiden von einer halben Einheit von Spin. Spin ist eines der grundlegenden Merkmale der Elementarteilchen.

Bisher hat niemand direkte Beweise für Supersymmetrie gefunden. Aber wenn supersymmetrische Teilchen vorhanden sind, sie können sofort erstellt werden und verschwinden wieder im Zuge der Partikel-Zerfall. Auf diese Weise könnten sie stören den Zerfallsprozess, möglicherweise erklären, warum Materie und Antimaterie anders zerfallen.

Charles berichtet das LHCb-Team Ergebnisse diese Woche in Paris auf dem Hadron Collider Physik Symposium.

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