Einblick in mögliche neue Teilchen Intrigen Physiker

Der größte Teilchenbeschleuniger der Welt könnte einen Hinweis auf ein völlig neues fundamentalen Teilchen gefunden haben – oder es kann Geister sehen.

Aber selbst wenn es entpuppt sich nichts, Teilchenphysiker geschrieben haben eine Flut von Studien mit den neuen experimentellen Ergebnissen übereinstimmen, schlägt unterschiedliche Vorstellungen darüber, was möglicherweise gefunden wurden. Theorien in die neue Forschung Papiere reichen von Setzung neue Aromen des Higgs-Bosons (das Teilchen zu erklären, wie andere Teilchen ihre Masse gedacht), schlägt Kandidaten für dunkle Materie. Die Studien wurden auf ArXiv, ein Repository gebucht wo Wissenschaftler Feedback von anderen in ihrem Bereich vor der Veröffentlichung oder Übermittlung an eine Zeitschrift erhalten. Neun wurden bisher veröffentlicht.

Wenn ein neues Teilchen oder Partikel erweisen sich als echte oder wenn dunkler Materie bestätigt wird, es, der amtierende Modell der Teilchenphysik, das Standardmodell bedeuten würde müssen verlängert und ggf. ersetzt werden. Es gibt eine Reihe von Kandidaten und Physiker haben lange Standardmodell bahnbrechende Physik gesucht, weil klar ist, dass die Theorie unvollständig ist. Gleichzeitig hat das Standard-Modell sehr erfolgreich gewesen – es vorausgesagt das Higgs-Boson – und die Frage ist, ob Physiker Teilchen vorhergesagt durch das Modell oder etwas anderes ganz sehen. Aber viele sind skeptisch, dass dieser Neuling Zeit stehen wird. [Über Higgs: 5 andere Partikel, die im Universum lauern können]

"Ich glaube, die Wahrscheinlichkeit ist nun stärker, dass dies als weggehen wird, dass es überleben wird," Columbia University Mathematiker Peter Woit in seinem Blog, nicht sogar falsch schrieb. "Aber es wäre fantastisch, wenn dies wahr wäre: die nicht dem Standard entsprechende Modell Physik wir warte schon seit 40 Jahren, bei einer Energie sehen wo der LHC zu studieren beginnen kann."

Energiereiche Abstürze

Die Wissenschaftler arbeiten an den Large Hadron Collider, betrieben von CERN, skizziert neue Daten dieser Woche für ein Jahr von Beobachtungen von zwei verschiedenen Detektoren innerhalb der Atom Smasher – ATLAS und CMS. Zerschlägt der LHC Protonen zusammen bei nahe Lichtgeschwindigkeit mit Energien von 13 Billionen Elektronenvolt (auch als 13 TeV ausgedrückt) — höher als jeder Teilchenbeschleuniger jemals erreicht hat. [Fotos von der weltweit größten Atom Smasher (LHC)]

Wenn die Protonen miteinander kollidieren, wird ihre Energie konvertiert zum Gottesdienst nach Einsteins berühmter Gleichung, E = Mc². Also theoretisch die 13 GeV sollten erhalten Masse in Form von ein neues Teilchen oder Partikel umgewandelt. Wenn die gleichen alten Partikel entstehen, wissen Physiker was erwarten Sie von dieser Kollisionen; Es ist, wenn sie sehen ein Spike oder Anomalie in den Energien der Teilchen, die sie auf der Suche nach etwas neues beginnen.

In diesem Fall die Detektoren abgeholt, eine Art doppelte Blitz von Gamma-Ray Photonen (genannt ein di-Photon) bei einer Energie von 750 GeV, was auf das Vorhandensein von einer neuen Art von Teilchen hinweisen könnte.

Yasunori Nomura an der University of California, Berkeley, die Theorie, dass die ungeraden Doppel Blitz durch ein "Glueball", eine Sammlung von Entsprechungen zum ein Gluon erklärt werden könnte. Gewöhnliche Gluonen tragen die starke Kernkraft, die Quarks zu bilden zusammenhält Protonen und Neutronen, unter anderen Teilchen. Die Glueball würde eine neue Art bestehen, die nur bei extrem hohen Energien erscheint. Nomura sagt, dass sein Modell tragen würde wenn zukünftige LHC zeigen Phänomene neben der Gamma-Strahlen, die zeigen würde, dass es eine neue Art der Interaktion unter den Gluonen läuft. Aber er ist vorsichtig. "Die Veranstaltung sehr spannend, obwohl es noch nicht auf der Ebene nennen wir eine Entdeckung", sagte er.

Andere schlagen vor, dass die Anomalie einen Hauch von dunkler Materie sein könnte. Mihailo Backovic, ein Physiker an der Université Catholique de Louvain in Belgien ist. Er stellte fest, dass das Signal in etwa die gleiche Energie, etwa 750 beide Detektoren abgeholt GeV. "Ich stimme zu, dass es noch zu früh ist, um über die di-Photon-Signal aufgrund der relativ niedrigen Signal Bedeutung und mögliche ungelöste experimentelle Probleme in Form von Verständnis für Hintergründe etc.... sehr aufregen, aber es sehr interessant ist, dass beide Versuche ein Übermaß an etwa der gleichen Stelle zu sehen."

Ist das Teilchen real?

In Partikel Beschleunigerexperimenten, zu den Maßnahmen einer Entdeckung ist die Anzahl der zugeordneten "Ereignisse" – das ist eine Möglichkeit zu sagen, dass Beobachter suchen wie viele Partikel kommen aus den Trümmern der beiden Protonen treffen einander strömen.

Die Rate der diese "Ereignisse" – wie oft die Protonen gegenseitig schlagen und kleinere Teilchen wie Quarks und Gluonen zu produzieren – können auch Hinweis auf die Gültigkeit der Feststellung. Die Anzahl der Ereignisse pro Einheit Energie (gemessen in GeV) sollte eine glatte Kurve beschreiben, wie die Energie nach oben geht davon aus, dass die physikalischen Gleichungen Wissenschaftler verwendeten korrekt sind. [Bilder: die Suche nach dem Higgs-Boson folgen]

Der LHC-Daten zeigt etwas verlockend – eine "Beule" auf der Kurve der Partikel Ereignisse, zentriert auf einem Energieniveau von 750 GeV. Die Beule zeigte sich auf beiden Detektoren, also auf den ersten Blick ist es weniger wahrscheinlich ein Zufall sein.

Das Problem ist, dass Vertrauen in die Daten nicht so hoch, wie die Wissenschaftler möchten. Um eine Entdeckung eines neuen Teilchens clinch, wie Physiker nennen sie "5-Sigma" Gewissheit. Sigma ist, dass eine Maßnahme wie wahrscheinlich es ist, was du siehst, dass durch Zufall ist. Ein Sigma würde bedeuten, dass Sie ziemlich wahrscheinlich ein Phänomen durch ein zufälliges Ereignis zu sehen sind – zum Glück. Fünf Sigma bedeutet die Chancen etwas zufällig passiert über sind 1 in 3,5 Millionen.

In diesem Fall ist das Ergebnis 3,9 Sigma am besten gut genug, um sein faszinierend, aber nicht genug zu sagen, dass jemand ein wirklich neues Teilchen gesehen hat. Es kommt noch schlimmer, wenn die "woanders suchen" Wirkung in Betracht gezogen wird. Dies bedeutet, dass wenn man sich eine Vielzahl von Energien – wie dieses Experiment – gibt es eine gewisse Wahrscheinlichkeit, die Sie sehen etwas, irgendwo. Wenn das berücksichtigt wird, geht das Vertrauen auf 1,2 Sigma im schlimmsten Fall, was bedeutet, dass etwa eine 1 in 4 Chance, dass Wissenschaftler etwas zufällig sehen würde.

Das heißt, viele Physiker scheint zuversichtlich, dass zukünftige Daten zeigen, dass es etwas gibt.

Nomura sagte, da die Ereignisse beide Detektoren fanden, die "woanders suchen" Wirkung ist nicht so wichtig, und die Anzahl der Ereignisse groß genug war, dass es die "Fehlerbalken" entkommen – die Menge durch den Sie erwarten würden, abgeschaltet, da die Genauigkeit der Geräte und Unsicherheit bei den Messungen.

Yann Mambrini, ein Physiker an der Université Paris XI, sagt in seiner Studie, dass die Erkennung dunkle Materie sein könnte, obwohl sein Modell von Backovic Team etwas anders ist. Er sagte, dass beide Detektoren hob etwas den Nachweis wichtiger ist und, dass das Higgs viel sicherer, war wenn sie zum ersten Mal entdeckt. "Für das Higgs im Dezember 2011, das war ähnlich, vielleicht 2 bis 3 Sigma," sagte er. Die formelle Ankündigung seiner Entdeckung erfolgte Mitte 2012.

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