Suur pauk

Uus gaasipedaal peab rekonstrueerima maa peal suure paugu

Hiiglaslik osakestekiirendi LHC on tohutu edu, kuid ambitsioonikas katse ei leidnud tumedat ainet. Teadlased kavatsevad ehitada masina, mis võib põhjustada osakeste kokkupõrke, põhjustades suure paugu.

Suur CMS-detektor on üks LHC neljast detektorist. 2012. aastal avastati siin Higgsi osake.

© CERN

Julge surma ootab kimp prootoneid. Teadlased pumbavad raadiolainete abil üha enam energiat kiirtesse, mis laseb kitsa toru läbi peaaegu valguse kiirusel.

Teises torus - mõne sentimeetri kaugusel - kiigub identne kimp teistpidi.

Kui talad läbivad suured detektorid, põhjustavad füüsikud neid pea kokkupõrkel jõuga, mida ükski teine ​​maapealne masin ei suuda edastada.

Prootonid on peenestatud ja detektorid proovivad nüüd välja selgitada, millised uued ja eksootilised osakesed võisid purustatud prootonite pilves tekkida.

Euroopa tuuma- ja osakestefüüsika labori CERNi füüsikud on aastakümnete jooksul uurinud universumi kõige väiksemaid komponente.

Nad on LHC kiirendit kasutanud alates 2009. aastast, mis oli mitmes mõttes tohutu edu - kuid ühel otsustaval hetkel puudub isegi kõige suurem osakeste kiirendi.

Salapärase tumeaine otsimisel

Kui katsed algasid, lootsid füüsikud, et LHC väga energiarikkad kokkupõrked loovad tumeda aine, mida astronoomid peavad selgitama, kuidas galaktikad saavad nii kiiresti pöörduda, ilma et nende tähed kõigis suundades ümber oleks.

Kuid tumedaid osakesi ei ilmunud ja nüüd kavatseb CERN koos 70 teadusasutusega üle kogu maailma ehitada kiirenduse tuleviku ümmarguse põrkeseadme (FCC).

Selle hiiglasliku masina ümbermõõt on 100 kilomeetrit ja see võib põhjustada prootonite põrkumist LHC võimsuse seitsmekordse võimsusega.

Suur CMS on üks neljast LHC detektorist. 2012. aastal avastas ta osaliselt Higgsi osakese.

Kaksikud päästavad suure teooria

Kui LHC-ga teadlased leidsid Higgsi osakese 2012. aastal, oli see suur avastus. Osakese olemasolu on kindel tõend, et kõigi aegade ulatuslikum ja edukam füüsikateooria, standardmudel, on õige. See mudel on ülevaade elementaarsetest osakestest, mida on kahte tüüpi: aatomi ehitusplokid ja energiat ülekandvad osakesed.

Aatomi ehitusplokkide hulgas on 12 osakest: kuus kvarki, kolm elektronit ja kolm neutriino. Nende põhikomponentide abil on võimalik toota universumi kõiki aatomeid. Lisaks kirjeldab mudel kolmest neljast looduse põhijõudust: elektromagnetilist jõudu ning tugevat ja nõrka tuumajõudu, millel kõigil on oma energiaosake.

Tuntuim on footon, elektromagnetilise jõu jõuülekandeosa. Kuid teadlastel pole veel õnnestunud leida jõuosakest, mis levitaks neljandat jõudu, gravitatsiooni.

Sellepärast töötasid füüsikud välja kvantgravitatsiooniteooriad, milles kehade massid tõmbavad üksteist gravitonide vahetamise kaudu. Kuid see teooria on matemaatiliselt õige ainult siis, kui igal põhiosakesel on nähtamatud kaksikud.

See tähendab, et standardmudeli aatomi ehitusplokkidel, nagu näiteks kvargid, peab olema jõudu edastav kaksik, samal ajal kui jõuosakestel peab olema aatomi ehitusplokk partnerina; fotoni jaoks, mis on fotino.

Need kaksikud osakesed lootsid LHC-ga füüsikuid leida. See ei viiks mitte ainult teooriani, mis selgitaks kõiki kosmilisi nähtusi, vaid oleks ka tõestus tumeaine olemasolu kohta, millega astronoomid lahendaksid olulise probleemi.

Nad ei tea, mis paneb tähed Linnutee keskpunkti ümber nii kõvasti pöörlema, ilma et see kurvist välja lendaks - välja arvatud juhul, kui tumeda aine raskus neid hoiab.

LHC-l puudub jõud

Mass ja energia on sama asja kaks külge. Mida raskemad on osakesed, seda suurem on nende energia ja seetõttu mõõdetakse osakeste massi sageli energiaühikus gigaelektronvoltides (GeV).

Pärast LHC-s miljardeid prootonpõrkeid analüüsides selgub, et kaksikute osakeste mass peab olema vähemalt 1-2000 GeV. Kuid mida raskemad on osakesed, seda rohkem energiat läheb nende kiirendites tootmiseks vaja.

Pole kindel, kas LHC suudab toota selliseid raskeid osakesi - Higgsi osake kaalub ainult 125 GeV. Seega on vaja uut, palju suuremat gaasipedaali, mis suudaks pakkuda palju rohkem energiat.

Higgs väärib edasist uurimist

FCC kiirendi valmimist ei lõpeta enne 2035. aastat, kuid CERN on juba loonud projektigrupi, et välja töötada ilmakaare kujundus.

Projekti kohta on teada vähe üksikasju, kuid projektigrupi juhi Frank Zimmermanni sõnul sisenevad 100 kilomeetri pikkusesse tunnelisse tõenäoliselt kaks erinevat kiirendit.

Võite lugeda, miks see on ajakirjas Science in Focus 9-2018. Selgitame ka seda, kuidas teadlased soovivad avastada, mis on tumeaine, kui seda meie seadmed ei suuda tuvastada.

Lemmik Postitused

Kategooria Suur pauk, Järgmine Artikkel

Vaadake juustu lähedalt
Kuu

Vaadake juustu lähedalt

Kuu kohta Maa ei asu Kuu orbiidi keskel. Ja Kuu orbiit ei ole ümmargune, vaid ovaalne. Selle viltuse põhjuseks on asjaolu, et Kuu liikumise kiirus ei ole sama kui kiirus, mille võrra ta Maale langeb. Oma orbiidi mingil hetkel kiireneb kuu ja tõmbub maast eemale.
Loe Edasi
Kuul oli oma õhkkond
Kuu

Kuul oli oma õhkkond

Kui ameeriklased kuudel 1960ndatel ja 1970ndatel kuu käisid, tõid nad laavakividest tagasi kive. Ja me ammutame sellest ikkagi teavet. NASA avastas hiljuti, et 3–4 miljardit aastat tagasi tekitas Kuu mulliv sisekujundus palju gaasi- ja veeauru, andes Kuule oma atmosfääri.
Loe Edasi
Poolkuu näitab üksikasju 3D-s
Kuu

Poolkuu näitab üksikasju 3D-s

Täiskuu ajal on kuu taevas selge. Kuid selle terava valguse tõttu näeb täiskuu välja nagu tasane pannkook, mille konstruktsioone on keeruline jälgida. Nii nagu ülevalgustatud fotol näete vähe üksikasju. Nõrges valguses näete rohkem 27. juunil kell 1:00 on poolkuu Kuu taevas, valgustugevusega umbes 10 protsenti täiskuust.
Loe Edasi
3 kuu nähtust üheaegselt
Kuu

3 kuu nähtust üheaegselt

Kolmapäeval on meil võimalus näha esimest korda 35 aasta jooksul supersinist verekuu. See nimetus, tuntud ka ingliskeelses versioonis Super Blue Blood Moon, kirjeldab kolme kuu nähtust, mis langevad kokku: 1. Supermaan Kuu on täis ja asub 90 protsenti võimalikult lühikesest kaugusest Maast.
Loe Edasi