Pamatojoties uz savu plašo iesaistīšanos CERN, Ročesteras Universitātes komanda nesen spēja sasniegt “neticami precīzus” elektrovājā sajaukšanas leņķa mērījumus, kas ir daļiņu fizikas standarta modeļa galvenā sastāvdaļa. Autortiesības: Semjuels Džozefs Hercogs; Džulians Mariuss Urdāns
Ročesteras Universitātes pētnieki strādā ar CMS Collaboration par CERNMēs esam panākuši ievērojamu progresu elektrovāja sajaukšanas leņķa mērīšanā, uzlabojot mūsu izpratni par daļiņu fizikas standarta modeli.
Viņu darbs palīdz izskaidrot Visuma pamatspēkus, ko atbalsta tādi eksperimenti kā Lielajā hadronu paātrinātājā, kas iedziļinās apstākļos, kas līdzīgi tiem, kas radās pēc lielais sprādziens.
Atklājiet kosmiskos noslēpumus
Cenšoties atšifrēt Visuma noslēpumus, Ročesteras Universitātes pētnieki gadu desmitiem ir bijuši iesaistīti starptautiskā sadarbībā Eiropas Kodolpētniecības organizācijā, kas pazīstama kā CERN.
Balstoties uz savu plašo līdzdalību CERN, īpaši CMS (Compact Muon Solenoid) sadarbībā, Ročesteras komanda, kuru vadīja Ari Budek, Džordžs E. Buck – nesens revolucionārs sasniegums. Viņu sasniegumi ir vērsti uz elektrovājā sajaukšanas leņķa mērīšanu, kas ir daļiņu fizikas standarta modeļa pamatkomponents. Šis modelis apraksta, kā daļiņas mijiedarbojas, un precīzi prognozē plašu fizikas un astronomijas parādību klāstu.
“Pēdējie elektrovājā spēka sajaukšanās leņķa mērījumi ir neticami precīzi, jo tie tika aprēķināti no protonu sadursmēm CERN, un tie veicina izpratni par daļiņu fiziku,” saka Budiks.
uz Sadarbība satura vadības sistēmā CMS Collaboration apvieno daļiņu fizikas kopienas locekļus no visas pasaules, lai labāk izprastu Visuma pamatlikumus. Papildus Bodekam Ročesteras grupā CMS sadarbības projektā ietilpst galvenie pētnieki Regina DeMina, fizikas profesore, un Arans Garsija Bellido, fizikas asociētais profesors, kā arī pēcdoktorantūras pētnieki un maģistrantūras un bakalaura studenti.
Ročesteras Universitātes pētniekiem ir sena darba vēsture CERN kā daļa no Compact Muon Solenoid (CMS) sadarbības, tostarp spēlējot galveno lomu Higsa bozona atklāšanā 2012. gadā. Autortiesības: Samuel Joseph Herzog; Džulians Mariuss Urdāns
Atklājumu un inovāciju mantojums CERN
CERN, kas atrodas Ženēvā, Šveicē, ir pasaulē lielākā daļiņu fizikas laboratorija, un tā ir pazīstama ar saviem novatoriskajiem atklājumiem un progresīvajiem eksperimentiem.
Ročesteras pētniekiem ir ilga darba vēsture CERN kā daļa no sadarbības CMS, tostarp spēlējot galvenās lomas… Higsa bozona atklāšana 2012. gadā– Elementārdaļiņa, kas palīdz izskaidrot masas izcelsmi Visumā.
Sadarbības darbs ietver datu vākšanu un analīzi, kas savākti no muona solenoīda detektora, kas iebūvēts CERN lielajā hadronu paātrinātājā, pasaulē lielākajā un jaudīgākajā daļiņu paātrinātājā. LHC sastāv no 17 jūdžu gara supravadošu magnētu un paātrinātāju konstrukciju gredzena, kas uzbūvēts pazemē un stiepjas gar Šveices un Francijas robežu.
LHC galvenais mērķis ir izpētīt matērijas pamatelementus un spēkus, kas tos pārvalda. Tas tiek panākts, paātrinot protonu vai jonu starus līdz tuvu gaismas ātrumam un saduroties savā starpā ar ārkārtīgi lielu enerģiju. Šīs sadursmes atjauno apstākļus, kas līdzīgi tiem, kādi pastāvēja milisekundes pēc Lielā sprādziena, ļaujot zinātniekiem izpētīt daļiņu uzvedību ekstremālos apstākļos.
Vienoto spēku demontāža
19. gadsimtā zinātnieki atklāja, ka dažādie elektrības un magnētisma spēki ir savstarpēji saistīti: mainīgs elektriskais lauks rada magnētisko lauku un otrādi. Šis atklājums veidoja elektromagnētisma pamatu, kas apraksta gaismu kā vilni un izskaidro daudzas parādības optikā, kā arī apraksta elektrisko un magnētisko lauku mijiedarbību.
Balstoties uz šo izpratni, fiziķi 1960. gados atklāja, ka elektromagnētisms ir saistīts ar citu spēku – vājo spēku. Vājš spēks darbojas atomu kodolā un ir atbildīgs par tādiem procesiem kā radioaktīvā sabrukšana un enerģijas ražošana Saulē. Šis atklājums noveda pie elektrovāja teorijas izstrādes, kas apgalvo, ka elektromagnētisms un vājais spēks patiesībā ir vienota spēka zemas enerģijas izpausmes, ko sauc par vienotu elektrovāju mijiedarbību. Galvenie atklājumi, piemēram, Higsa bozons, ir apstiprinājuši šo koncepciju.
Elektrovājas mijiedarbības attīstība
CMS komanda nesen veica vienu no precīzākajiem šīs teorijas mērījumiem, analizējot miljardus protonu sadursmes CERN lielajā hadronu paātrinātājā. Viņu uzmanības centrā bija vājā sajaukšanās leņķa mērīšana, parametrs, kas apraksta, kā elektromagnētisms un vājais spēks sajaucas, veidojot daļiņas.
Iepriekšējie elektrovājā sajaukšanas leņķa mērījumi ir izraisījuši domstarpības zinātnieku aprindās. Tomēr jaunākie rezultāti cieši saskan ar prognozēm no daļiņu fizikas standarta modeļa. Ročesteras absolvents Raiss Tauss un pēcdoktorants Aliko Khokhonishvili ieviesa jaunas metodes, lai samazinātu šim mērījumam raksturīgo metodoloģisko nenoteiktību, uzlabojot tā precizitāti.
Izpratne par vājo sajaukšanās leņķi atklāj, kā dažādi spēki Visumā darbojas kopā vismazākajās mērogos, padziļinot izpratni par matērijas un enerģijas būtību.
“Ročesteras komanda kopš 2010. gada ir izstrādājusi novatoriskas metodes un mēra šos elektriski vājos parametrus, un pēc tam tos ievieš lielajā hadronu paātrinātājā,” saka Budiks: “Šīs jaunās metodes ir vēstījušas par jaunu standarta modeļa prognožu precizitātes testēšanas laikmetu.
CMS Collaboration ir starptautiska zinātniska sadarbība, kas ir atbildīga par Compact Muon Solenoid (CMS) eksperimentu Eiropas Kodolpētniecības organizācijas (CERN) lielajā hadronu paātrinātājā. Sadarbība apvieno vairāk nekā 4000 zinātnieku no vairāk nekā 200 institūcijām un 50 valstīm, un tā veic pētījumus augstas enerģijas fizikā, pētot daļiņas un fundamentālos spēkus, tostarp slaveno Higsa bozona atklājumu 2012. gadā.
