Exotischen Teilchen können kleine Extra-Dimensionen Entdeckung warten auf
LONDON-Exotische Teilchen nie bevor erkannte und möglicherweise teensy Extradimensionen Entdeckung erwarten können sagt einen Physiker, fügte hinzu, dass die Suche nach solchen Neulinge einen offenen Geist halten und alle Möglichkeiten berücksichtigen sollten.
Solche Teilchen werden gedacht, um Lücken und erweitern, die regierende Theorie der Elementarteilchenphysik, das Standard-Modell, sagte David Charlton von der University of Birmingham in Großbritannien, der auch ein Sprecher der ATLAS-Experiment am größten Teilchenbeschleuniger der Welt, der Large Hadron Collider (LHC) ist und eines der Experimente, die das Higgs-Boson Teilchen lokalisiert zu erklären, warum andere Partikel Masse gedacht.
Charlton sprach ein Publikum von Forschern letzten Monat bei einem Vortrag mit dem Titel "Vor, hinter und über die Entdeckung des Higgs-Bosons" hier in der Royal Society. [Über Higgs: 5 schwer fassbaren Teilchen, die im Universum lauern können]
"Die Fragen, die durch die Entdeckung des Higgs-Bosons vorschlagen neue Physik und neue Teilchen, möglicherweise nahe zur hand, um die Energien jetzt – und bald — wird sondiert am LHC," sagte er. Er sagte, solche Fragen gehören: Warum ist das Higgs-Boson so leicht; und warum muss das Standardmodell so schwer erklären Physik, die auftritt, in Massen höher als die des Higgs-Bosons, um ein paar zu nennen.
Der LHC, untergebracht in einem 17-Meile-langen (27 Kilometer) kreisförmigen, unterirdische Tunnel am CERN in Genf, Schweiz, zerschlägt Protonen zusammen am in der Nähe von Lichtgeschwindigkeit. Die daraus resultierende Kollisionen lösen Unmengen an Energie in Form von Teilchen – möglicherweise neue, exotische.
Im Moment ist der Teilchenbeschleuniger ausgeschaltet, so dass ein Upgrade vorgenommen werden kann. Es beginnt jedoch Jagd nach neuen Teilchen wieder in 2015, Zerschlagung Protonen zusammen auf seine maximale Energie von 14 TeV oder Terra Elektronenvolt.
Welche Theorie?
Bevor sie den LHC von seinen Mittagsschlaf aufwachen, sind Wissenschaftler damit beschäftigt, gemeinsam ein umfangreiches Programm der Suche nach neuen Teilchen, die eine oder andere Erweiterung der herrschenden Theorie der Teilchenphysik überprüfen könnten – das Standard-Modell.
Weil es unmöglich ist, sicher zu wissen, was diese hypothetischen Teilchen wäre, Forscher sehen sich viele und abwechslungsreiche Kollision Arten, "Jagd auf vielfältige Weise für Abweichungen in den Daten aus den Hintergrund Erwartungen von bekannten Verfahren," sagte Charlton. (Physiker wissen, welche Distributionen sollte durch die Bildung von verschiedenen bekannten Teilchen entstehen so dass wenn sie eine Abweichung von diesen Erwartungen sehen, können sie vermuten, dass ein neues Teilchen nachgewiesen wurde.)
Eine Erweiterung des Standardmodells ist notwendig, die Aufschluss über die restlichen Geheimnisse des Universums, wie die Natur der dunklen Materie, die schwer fassbare Teilchen, die gedacht werden, um etwa 85 Prozent aller Materie im Universum zu berücksichtigen.
Viele wurden gefeiert, Supersymmetrie, eine Theorie, die alle bekannten Teilchen im Universum postuliert hat eine noch unentdeckte und viel schwerere Schwester Teilchen, als der wichtigste Kandidat für eine Erweiterung. Jedoch hat der LHC scheitern, einen Nachweis der supersymmetrischen Teilchen zu produzieren eine Reihe von Wissenschaftlern, sich anderweitig umzusehen nach Beweisen für neue Physik aufgefordert.
"Supersymmetrie ist eine tolle Idee, aber gibt es keine experimentellen Beweise dafür zu diesem Zeitpunkt", sagte Charlton. "Es ist nur eine der Möglichkeiten für Physik jenseits des Standardmodells, und es hat einige elegante mathematische Eigenschaften, so dass es tendenziell begünstigt werden. Aber es gibt eine Reihe von anderen Modellen, die auch helfen könnte einige Probleme erklären, die wir mit dem Standardmodell sehen."
Eine beliebte Alternative zur Supersymmetrie schlägt die Idee der extra-Dimensionen. [5 Gründe können wir in einem Multiversum Leben]
Wissenschaftler vermuten, dass extra-Dimensionen in Raum und Zeit existieren; Diese Dimensionen sind mikroskopisch, Befürworter sagen, so dass sie schwierig für Detektoren zu holen. "Aber wie wir auf sehr hohe Energien mit dem LHC gehen, vielleicht beginnen wir, Nachweis der extra-Dimensionen zu sehen", sagte Charlton. Solche Nachweise würde in Form neuer Teilchen oder vielleicht fehlende Energie kommen, wie einige Partikel losfahren in Dimensionen als die, die Leute sehen können. Solche extra-Dimensionen werden in der Stringtheorie benötigt, was darauf hindeutet, dass winzige Zeichenfolgen subatomare Teilchen zu ersetzen.
Eine weitere Idee legt nahe, dass die Partikel, die bereits gefunden wurden nicht eigentlich grundlegend sind, was bedeutet, dass sie eine Unterkonstruktion aus noch kleineren Teilchen zusammengesetzt haben. Und dann gibt es String-Theorie, was darauf hindeutet, dass winzige Zeichenfolgen subatomaren Teilchen zu ersetzen.
Auf der Suche nach "etwas"
Aber Physiker nicht einfach Beweise zur Unterstützung einer Theorie oder einer anderen auf der Suche nach sein sollte, sagte Charlton. Vielmehr ist es wichtig ", jeder seltene Prozess können wir ein Signal für eine neue Physik zeigt sich möglicherweise zu betrachten. "Wir müssen jeweils zu studieren und sehen, ob es mit unseren Erwartungen übereinstimmt."
LHC keine Anzeichen für eine neue Physik erkennen, ist der einzige gangbare Weg zu höherer Energie Kollisionen und intensiver Strahlen Skalierung. "Es könnte ein Modell, das wir noch nicht gedacht haben", sagte Charlton.
Und es ist diese Möglichkeit des "etwas da draußen, die Forscher noch nicht gedacht noch und würde erklären, dass die Geheimnisse", das ist die spannende, sagte Physiker Ben Allanach von der University of Cambridge, fügte hinzu: "natürlich, wenn ich davon denken könnte, ich würde arbeiten darauf."
Um dieses "etwas" vor Ort, müssen Physiker nach hochenergetischer Teilchen auf viele verschiedene Arten und vielen verschiedenen Konfigurationen, und sehen, ob die Daten steht im Einklang mit den Erwartungen, oder wenn es etwas, das vielleicht von keinem der vorhandenen Modelle vorausgesagt ist nicht, Charlton sagte.
"Wir haben wirklich versucht, so offen wie möglich und versuchen, lassen Sie nichts unversucht, die im Blick auf die Möglichkeiten, sein", sagte Charlton.
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