Leben nach dem Higgs: Was kommt als nächstes für die weltweit größten Atom-Smasher?


Weniger als fünf Jahre, nachdem es live, ging hat der Large Hadron Collider die Existenz des Higgs-Bosons, das Teilchen bestätigt, was erklären könnte, wie andere Teilchen ihre Masse bekommen.

Die Bestätigung kommt heute (14. März), nach einer Ankündigung Juli 2012 das Elementarteilchen Entdeckung. Damals vermutete Forscher stark würde ein Higgs gefunden, sondern notwendig, um mehr Daten zu sammeln. Seitdem haben sie mehr als verdoppelt die Datenmenge, die sie auf das Teilchen mit der Large Hadron Collider (LHC), 17-Mille-lange (27 Kilometer) unterirdische ringförmig an der französisch-schweizerischen Grenze wo Protonen haben um bei nahe der Lichtgeschwindigkeit zing.

Mit einem Higgs-Boson entdeckt was gibt es mehr für dieses enorme und außergewöhnliche Stück von Maschinen zu tun? Es gibt viele, nach Physiker.

Für eine Sache, sind Wissenschaftler immer noch arbeiten, ob sie das Higgs-Boson entdeckt habe passt das Standardmodell der Physik oder wenn es eine andere Theorie besser passt. (So weit scheint das Standardmodell der siegreiche Kandidat sein.)

Und die Jagd nach dem Higgs-Boson ist nur eines der laufenden Projekte am Teilchenbeschleuniger. Andere Projekte haben solche bescheidenen Ziele wie dunklen Materie erklären, die Symmetrien des Universums enthüllt und noch auf der Suche nach neuen Dimensionen des Raumes, nach dem US Department of Energy und der National Science Foundation. [5 Gründe können wir in einem Multiversum Leben]

"Es ist wirklich eine Maschine, die vielleicht letztlich zu höheren Energien gehen kann um den Faktor sieben Mal höhere Energie," sagte Peter Woit, ein Physiker an der Columbia University. "Was bedeutet gonna Entfernungen sieben Mal kleiner und im Grunde auf der Suche nach etwas, was Sie finden können."

Hier laufen die Großprojekte am LHC:

ALICE (A große Ion Collider Experiment @ CERN): von smashing Partikel zusammen, können Wissenschaftler die ersten wenigen Tausendstel Sekunden nach dem Urknall, beleuchten die Frühgeschichte des Universums neu. Ein Detektor 52 Fuß (16 Meter) hoch und 85 Fuß (261 m) lange kann Wissenschaftler studieren, sogenannte Quark-Gluon-Plasma. Die Forscher kollidieren Schwerionen, befreiend die Quarks und Gluonen (Quarks sind Bestandteil von Protonen, die durch Gluonen zusammengehalten werden). Es dauert eine Maschine wie der LHC diese atomaren Partikeln zu trennen und einzeln zu studieren.

ATLAS (eine Toroidal LHC Apparate): Dies ist das Experiment, das ein Higgs im Juli beobachtet. Aber ATLAS die Arbeit nicht getan. Der LHC und der ATLAS-Detektor sind derzeit in Abschaltmodus, Vorbereitung für eine Erhöhung der Energie. Beim LHC nach 2013 wieder startet, wird Atom Smasher Protonen aufeinander auf 14 Teraelektronenvolt (TeV), doppelte seiner vorherigen 7 TeV werfen können.

ATLAS hat einen umfassenden Auftrag. Es ist ein Werkzeug, das für zusätzliche Dimensionen von Raum und Supersymmetrie, die Idee, dass jedes bekannten Teilchen ein "Superpartner Partikel," ein wichtiger Bestandteil der String-Theorie hat suchen können. Supersymmetrie wäre wiederum helfen, dunklen Energie, erläutern die gibt es in das Vakuum des Weltraums und zur Beschleunigung der Expansion des Universums verantwortlich sein können. ATLAS ist auch Teil der Suche nach dunkler Materie, eine geheimnisvolle Form der Materie, die mehr als 95 Prozent der gesamten Materiedichte im Universum bilden kann, aber das ist so gut wie unbekannt. [Whoa! Die coolsten kleine Partikel in der Natur]

CMS (Compact Muon Solenoid): Wie ATLAS ist CMS eine Jack-of-All-Trades. Der Detektor soll die gleichen Fragen über den Ursprung des Universums und die Grundlagen der Materie zu erforschen.

LHCb (Large Hadron Collider Beauty): Das LHCb-Projekt untersucht, wie B-Mesonen verfallen. Mesonen sind Teilchen, die von einem Quark und einem Antiquark miteinander verbunden; ein B-Meson enthält einen Geschmack von Quark bekannt als die "b-Quark." Dieser Zerfall Studium hilft Wissenschaftler Ungleichgewichte zwischen Antimaterie und Materie zu verstehen. Während des Urknalls Materie und Antimaterie in gleichen Mengen entstanden sollte, führende Theorien der Physik vorschlagen. Auch so, die Welt besteht fast ausschließlich aus Materie, also das Geheimnis bleibt: Was passiert mit der Antimaterie?

Das LHCb wird auch die Zerfallsprodukte des das Higgs-Boson Teilchen untersuchen.

LHCf (Large Hadron Collider forward): Dieses Projekt ist einfach spacig. Das LHCf konzentriert sich auf die Physik der kosmischen Strahlung, geladene Teilchen, die durch den Raum fließen. Hochenergetischen kosmischen Strahlung bleibt ein Geheimnis, Physiker, die hoffen, ihre Herkunft mit Hilfe des LHCf-Experiment, herauszufinden, die eine gemeinsame Zusammenarbeit mit Pierre-Auger-Observatorium in Argentinien und der Telescope Array in Utah ist.

TOTEM (Total-Querschnitt, elastischen Streuung und Beugung Dissoziation): Der TOTEM-Detektor ist klein von LHC Standards, an dem nur etwa 100 Wissenschaftler (Projekte wie ATLAS haben Tausende). Ziel ist es, wie Partikel streuen bei kleinen Winkeln von Proton-Proton-Kollisionen im LHC zu messen. Kollisionen von TOTEM studiert schließen diejenigen ein, wo ein Proton oder beide Protonen den Absturz überleben, ermöglichen Wissenschaftlern, um die Wahrscheinlichkeit einer Kollision zerstört beide Protonen zu berechnen. Diese Zahlen sagen Forscher wiederum die Wahrscheinlichkeit bestimmte Partikel bei einer Kollision zu produzieren.

Ein Thread verbinden alle Experimente am Large Hadron Collider ist die Hoffnung, dass etwas neues und unerwartetes auftreten werden.

"Es ist sicherlich eine lange Geschichte in der Physik, wo die Fähigkeit man, Dinge mit viel kleineren und kleineren Maßstäben zu betrachten, sehen Sie etwas, das Sie nicht erwarten," Woit gesagt LiveScience. "sie hoffen, dass der LHC etwas finden würde, die wir nicht an gedacht. Und das ist noch nicht passiert, und vielleicht wird es nie."

LiveScience Tia Ghose beigetragen zu dieser Geschichte berichten.

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