Smash! Die Suche nach "Sparticles"

Squarks, Photinos, Selectrons, Neutralinos. Dies sind nur wenige Arten von supersymmetrischen Teilchen, eine besondere Marke von Teilchen, die erstellt werden kann, wenn der weltweit mächtigsten Atom Smasher online in diesem Frühjahr geht.

Der Large Hadron Collider (LHC) in einem Teilchen-Physik-Labor nannte die Europäische Organisation für Kernforschung (CERN) in Genf, Schweiz, wird sehr wahrscheinlich unser Verständnis des Universums für immer ändern. Der 17-kilometerlange unterirdische Teilchenbeschleuniger schicken Protonen herumfliegen seiner Kreisbahn bis sie smash ineinander gehen schneller als 99 Prozent der Lichtgeschwindigkeit. Wenn die Partikel auswirken, werden sie Energien ähnlich denen im Universum kurz nach dem Urknall, dem theoretischen Anfang der Zeit entfesseln.

Wissenschaftler wissen nicht genau, was Sie von der LHC erwarten, aber sie erwarten, dass seine energetische Kollisionen zu exotische Teilchen erstellen, denen Physiker bisher nur geträumt hast.

Viele Forscher hoffen, supersymmetrische Teilchen, genannt Sparticles kurz zu sehen. Sparticles sind Vorhersagen der Supersymmetrie Theorie, die postuliert, dass für jedes Teilchen, das wir kennen, eine Schwester ist Teilchen, das wir noch nicht entdeckt haben. Z. B. Superpartner um das Elektron ist der Selectron, der Partner, der Quark ist der Squark und der Partner für das Photon ist die Photino.

Abschluss in

Vor kurzem haben Forscher an der Northeastern University geklärt welche Sparticles der LHC finden könnte. Es gibt etwa 10.000 Möglichkeiten nach dem Muster der ersten vier leichtesten Sparticles, die erstellt werden könnte, sagte Pran Nath, nordöstlichen theoretischer Physiker, der auf die Herstellung von Sparticles am LHC arbeitet. Aber nach dem Studium der experimentellen astrophysikalische Daten und Vorhersagen von bestimmten theoretischen Modellen, Nath und seine Mitarbeiter, Daniel Feldman und Zuowei Liu, reduziert die Anzahl der möglichen Mustern bis zu 16.

"Wenn diese Annahmen korrekt sind, können wir sagen in welcher Reihenfolge diese Sparticles erstellt wird," sagte Nath SPACE.com. "So haben wir versucht die Unterschriften von diesen Sparticles zu suchen."

Wenn der LHC Sparticles produziert, ist Forscher werden nicht in der Lage, ihnen aus erster Hand zu beobachten, weil sie zu schnell zerfallen werden. Die Wissenschaftler können nur hoffen, durch das Studium die Jets von regelmäßigen Partikel erzeugt, wenn Sparticles zerfallen die Unterschriften von supersymmetrischen Teilchen zu identifizieren.

"Es ist wichtig zu wissen, wie die Sparticles in der Masse bestellt wird, weil verschiedene Theorien zu verschiedenen Mustern führen," sagte Nath. "So bedeutet dies, dass wir diese Muster zu sehen, wir in der Lage, zurück zu einer Theorie zu extrapolieren können."

Der LHC startet im April testen. Es werden die ersten vorläufigen Daten noch in diesem Jahr produziert.

Wohin sind sie gegangen?

Als Sparticles zuerst gedacht waren, fragte Wissenschaftler, warum wir ihnen im Universum nun nicht beachten. Die Erklärung, sie denken, ist, dass Sparticles viel schwerer als ihre normale Schwester sind Partikel, so dass sie alle aufgelöst haben.

"Je schwerer eine instabile Teilchen ist, desto kürzer die Lebensdauer" Nath sagte. "Also, sobald es hergestellt wird es beginnt zu zerfallen."

Erstellen Sparticles extrem viel Energie erfordert, die gerne von denen existierte nur kurz nach dem Urknall, und vielleicht in den LHC.

Physiker sind nicht sicher, warum Sparticles nicht die gleiche Masse wie Teilchen haben, aber sie spekulieren, dass die Symmetrie könnte in einigen versteckten Sektor des Universums, die wir nicht sehen können oder Touch gebrochen, aber konnte nur gravitativ spüren.

Dunkle Materie und Streicher

Wenn Supersymmetrie wirklich existiert, könnte es helfen, ein paar zu lösen nagende Probleme in der Physik.

Für eine Sache, die Theorie kann bieten eine Erklärung für die dunkle Materie – die geheimnisvolle Dinge im Universum, die Astronomen gravitativ erkennen können, aber nicht sehen.

"Die beliebtesten supersymmetrischen Theorien die Existenz eines stabilen supersymmetrischen Teilchen, die Neutrinos vorherzusagen", sagte Enrico Lunghi, ein theoretischer Physiker am Fermi National Accelerator Laboratory in Chicago. "Dies ist ein ausgezeichneter Kandidat für dunkle Materie. Das Problem ist, dass wir haven? t gesehen. "Es ist ein weiterer guter Grund für Hoffnung, Supersymmetrie am LHC zu finden."

Neutralinos möglicherweise die leichtesten Sparticles, so dass sie möglicherweise in der Lage, in der Natur existieren, ohne sofort verfallen.

Supersymmetrie hilft auch zwischen auf dem sehr kleinen Partikeln (Quantenphysik) und Physik an der sehr großen Skala, wo Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie übernimmt die grundlegenden Probleme zu lösen.

"Es ist ein notwendiger Schritt in die Diskrepanz zwischen dem Standardmodell der Teilchenphysik] und Schwerkraft zu lösen", sagte Lunghi. "Es ist ein sehr wichtiger Bestandteil in schließlich mit einer Theorie von allem."

Wenn Supersymmetrie als richtig erwiesen, könnte es einen Schub zur Stringtheorie, bieten zusätzlich beinhaltet das Konzept der Supersymmetrie. Supersymmetrie könnte jedoch noch vorhanden, auch wenn String-Theorie falsch ist.

"Supersymmetrie mit oder ohne String-Theorie existieren kann," sagte Nath, "aber es wäre sehr ermutigend für die String-Theorie, wenn die Sparticles eingehalten werden. Wenn sie don? t Sparticles zu finden, dann ist es keine gute Nachricht für Supersymmetrie oder String-Theorie. "

Unbewiesen

Einige Wissenschaftler sind skeptisch ob Supersymmetrie vorhanden ist und ob LHC werden in der Lage, es zu beweisen.

"Supersymmetrie ist eine sehr schöne Idee," sagte Alvaro de Rujula, ein theoretischer Physiker am CERN, "aber es ist schwer für mich zu glauben, dass es nicht nur in der Natur gilt aber an diese Energie existiert. Es kann wahr, aber für diese Maschine nicht zugänglich sein."

Auch wenn der LHC Sparticles, de Rujula sagte produziert, es würde nur ein paar von ihnen schaffen und die Unterschriften könnte schwierig sein, zu identifizieren.

"Menschen werden zu voreiligen Schlüsse ziehen, aber es wird nicht so leicht zu sagen, ob sie wirklich supersymmetrische," sagte er. "Es dauert etwas Glück, ein überzeugendes Argument für die Supersymmetrie am LHC haben."

Für viele Physiker, die Möglichkeit nicht finden was sie suchen ist spannend, zu.

"Es ist besser, wenn wir irren uns als wenn wir Recht haben", sagte de Rujula. "Die Dinge sind wirklich interessant, wenn wir sie nicht verstehen. "Das ist eine gute Position für einen Wissenschaftler."

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