Nächsten Higgs? Atom Smasher Sonden noch höchste Energien

Wissenschaftler an der weltweit größten Atom Smasher haben eine genaue Strichliste der wirre Kaskade von Partikeln, die entsteht, wenn zwei Protonenstrahlen zusammen zerschlagen. Die Ergebnisse könnten Forscher neue Arten von Partikeln, vergleichbar mit dem inzwischen berühmten Higgs-Boson entdecken helfen.

Forscher am Large Hadron Collider (LHC) in der Schweiz zwei Strahlen von Protonen Rast in entgegengesetzte Richtungen gesendet und stürzte sie zusammen auf die höchste Energiestufe noch am LHC erreicht. Die Forschung ist Teil des CMS-Experiments, das steht für kompakte MuonSolenoid. Für jede der 150.000 Proton-Proton-Kollisionen die Forscher identifiziert entstanden ca. 22 geladene Teilchen (Hadronen).

Die Wissenschaftler wollten einen Schnappschuss von einer "typischen" Kollision zwischen zwei Protonenstrahlen erzeugen das helfen könnte, die Forscher Sichten durch Hintergrundgeräusche auf Anzeichen von neuen Effekten. Frühere Modelle Vorhersagen für die Erkennung von neuen Teilchen auf Schätzungen mit einer Unsicherheit von 30 bis 40 Prozent, stützen, die zur Erkennung von seltenen Partikel problematisch sein könnte, sagte der Forscher. [Über Higgs: 5 schwer fassbaren Teilchen, die im Universum lauern können]

Um eine genaue Zählung der Zahl der Teilchen in einem durchschnittlichen Proton-Kollisionen zu erhalten, analysierte das Team Daten mit dem LHC Magnet ausgeschaltet. Dies bedeutete die Wissenschaftler könnte genau die Anzahl der geladenen Teilchen, weil am CMS-Detektor eintreffen sich vielmehr aus dem Magnetfeld Biege- und landet in den wichtigsten Collider Strahlachse, Yen-Jie Lee, Assistant Professor für Physik am Massachusetts Institute of Technology und eines der Studie führen Forscher, sagte in einer Erklärung.

Der LHC ist eine unterirdische Ring messen etwa 16 Meilen (27 Kilometer) im Umkreis. Es beschleunigt Teilchen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit mit starken Magneten. Das CMS-Experiment ist einer der wenigen Detektoren des LHC-Maschine eingebaut.

Die Energieintensität bei Atom Smasher um 60 Prozent gestiegen – von etwa 7 Teraelektronenvolt (TeV) auf 13 TeV — seit seinen ersten Lauf dauerte die von 2010 bis 2013. Dies ist immer noch eine kleine Menge von Energie; 1 TeV ist über die Energie der Bewegung einer fliegenden Mücke. Innerhalb eines Protons ist jedoch dies in einen Raum ca. 1 Million, Millionen Mal kleiner als eine Mücke, gemäß der Europäischen Organisation für Kernforschung (CERN), drückte betreibt den LHC.

Der LHC Energieschub bedeutet, dass 30 Prozent mehr Partikel pro Kollision entstehen fanden die Forscher.

"Mit dieser hohen Intensität wird beobachten wir Hunderte von Millionen Kollisionen pro Sekunde", sagte Lee.

Die erhöhte Energie gibt auch Physiker eine bessere Chance zu entdecken, neue Teilchen wie dem Higgs-Boson, die zuerst im Jahr 2012 entdeckt wurde. Nach Einsteins Gleichung e = Mc², je höher könnte die Energie (e) des Experiments, je höher die Masse (m) der neue Partikel werden.

"Wir eröffnen eine neue Region dieser Kollisionen, die wir nie zuvor geöffnet haben", sagte Daniela Bortoletto, ein Physiker, war zuvor mit der CMS-Kollaboration beteiligt, aber jetzt funktioniert auf ATLAS, eine rivalisierende Experiment am LHC. "Wir erforschen wirklich Terra Incognita!"

Die ATLAS-Gruppe beobachtet auch Kollisionen zwischen einem Satz von zwei Protonenstrahlen und entsteht bei der Replikation der CMS Experiment, um die Anzahl der Hadronen. [Verrückte Physik: die coolsten kleine Partikel in der Natur]

Bortoletto sagte, dass diese Messungen zur Physik von grundlegender Bedeutung sind, weil sie helfen, "an der Diamant in einem Gelände voller Schmutz."

"Es ist ein Teil der Menschheit Wunsch zu verstehen, woher wir kommen" Bortoletto erzählte Leben Wissenschaft. "Und wir haben wirklich bemerkenswert gut in viele der Phänomene zu erklären."

Bortoletto sagt, dass die in diesem Dokument beschriebenen Messungen notwendig, neue Teilchen in der höheren Energie-Regime zu entdecken sind. Während sie, dass die Theorien hinter die Bausteine des Universums bisher beeindruckend präzise sind sagte, gibt es noch etwas fehlt.

Das Standard-Modell, der amtierende Theorie der Elementarteilchenphysik, basiert auf der Idee, die alle Materie aus Teilchen zwei Grundtypen, Quarks und Leptonen und die Kräfte, die wirken fordert.

Jedoch ist es kein makelloses Design, und es gibt Lücken zu füllen. Entdecken Unbekannte – und manchmal unsichtbar – Teilchen könnte helfen, Physiker, wie Bortoletto, das größere Bild zu sehen.

Zum Beispiel kann das Standard-Modell nicht die Existenz der Schwerkraft erklären. Es schlägt auch fehl, dunkle Materie, die geheimnisvollen Dinge erklären, die gedacht wird, um etwa 85 Prozent der Materie im Universum zu machen.

"Wir haben Beobachtungen aus dem Kosmos zeigt, dass es dunkle Materie und dunkle Energie", sagte Bortoletto. "Die Teilchen, aus denen sich das Standard-Modell erklären, nur etwa 5 Prozent der Zusammensetzung des Universums."

Das letzte seltenere Teilchen in Proton-Kollisionen entdeckt zu werden war das Higgs-Boson, das half, die regierende Theorie der Elementarteilchenphysik bestätigen. Das Higgs ist vermutlich erklären, warum andere Partikel haben Masse, und seine Existenz wurde durch das Standardmodell vorhergesagt. Nun, wie eine typische Proton-Kollisionen aussieht, wissen die Forscher, könnte die Suche nach anderen seltenen Partikel effizienter geworden.

Lee sagte, dass die neuen Ergebnisse auch deutlich zum Studium des frühen Universums beitragen könnten, die extrem dichte und heiß war. Die Forscher sagten, sie wollen jetzt die Blei-Ionen-Kollisionen untersuchen, die ein extrem dichtes Medium zu, das gedacht wird produzieren, um die Bedingungen des Universums nach dem Urknall zu imitieren.

"Wir können mit Blei-Ionen Kollisionen im frühe Universum in einem"kleinen Knall,"reproduzieren", sagte Lee. "Wenn wir, was eine Proton-Kollisionen aussieht verstehen können, können wir möglicherweise einige weitere Einsichten darüber, was passiert, wenn Hunderte von ihnen gleichzeitig auftreten zu bekommen.

"Dann wir sehen können was wir über das frühe Universum lernen können", fügte er hinzu.

Die neuen Ergebnisse wurden veröffentlicht online-am 8. Oktober in der Zeitschrift Physics Letters B.

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