Bild: ATLAS Collaboration/CERN
Teilchenbeschleuniger haben viele wichtige Aufgaben, wie die Suche nach neuen Sachen, die durch zuschlagen der Balken von alten Sachen zusammen. Aber ein neuer Teilchenbeschleuniger Beobachtung hat es geschafft, wichtig zu sein, während Sie fast genau das Gegenteil von dem, was wir erwarten würden. Die Physiker haben Beweise dafür gefunden, die für hart-zu-erkennen, die Sachen, gut, nicht zuschlagen-Teilchen zusammen.
Hier ist, was ich meine: Durch die Nutzung der elektrischen Ladung der Ionen oder Atome, sans-Elektronen, ein team von Physiker am ATLAS-experiment des Large Hadron Collider in Genf in der Schweiz gefunden haben, direkte Beweise, dass die Photonen oder Lichtteilchen, scatter-off der jeweils anderen. Klassische high-school-Physik ausdrücklich verbietet dies geschieht, aber die Quantenmechanik Theorie über Licht-Teilchen ist, da es bestimmt werden sollte. Aber die direkte Messung von hoch-Energie-Photonen-Streuung, aus der jede andere, ist eine echte Schwierigkeit. Bis jetzt, natürlich.
“Du bist nur auf der Suche an zwei Photonen kollidieren und zwei kommen raus, und nichts anderes,” Peter Steinberg, Physiker am Brookhaven National Labs und Teil der ATLAS-Kollaboration, sagte Gizmodo. “Das sind spektakuläre Messungen, die von diesem Programm.”
Wenn Sie daran denken, high-school-Physik, zwei Lichtwellen sollten überlagern auf eine andere in einer Welle, wenn Sie in Kontakt kommen. Aber das Licht in der kleinsten Einheit, kann auch als Teilchen. Während des Studiums, wie der Elektromagnetismus funktioniert bei einzelnen Teilchen, die Physiker erkannten, dass Photonen in Berührung kommen könnten, mit einer anderen, tauschen Informationen aus, und dann streuen. Die Herausforderung wurde zu erkennen, wie solch ein Prozess.
Andere Experimente haben beobachtet, dass die Streuung, aber bei niedrigeren Energien, mit einigen vorbehalten, und nur indirekt (Sie hatten nicht geschickt, zwei Photonen und gesehen, dass zwei Photonen herauskommen). Aber mit der hoch-Energie-Strahlen der Large Hadron Collider zur Verfügung, Physiker am ATLAS-experiment die Gelegenheit hatten, zu beobachten, das Phänomen direkt, und veröffentlicht Ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Nature Physics gestern (obwohl ich ‘ ll Hinweis Sie haben gewesen verfügbar auf arXiv für eine kleine Weile).
Der Large Hadron Collider ist wahrscheinlich eher bekannt für kollidierende Strahlen von Protonen zusammen—so fanden die Forscher das Higgs-Boson. Doch, die Berechnung ist muddier, mit mehr Protonen kollidieren in der gleichen Zeit. Die neue Entdeckung stattdessen kam aus dem Beschleuniger schwere Ionen führen, die kollidiert Blei-Atome von Ihren hüllenelektronen. Die Physiker betrachten-Daten, bei denen die kollidierenden Strahlen von Blei vollständig vermissen einander, so dass statt dessen nur die hochenergetischen Photonen sind Links zu interagieren. Die Teilchen tauschen Informationen untereinander über eine Art Fluktuation in Raum und Schießen in entgegengesetzte Richtungen, wenn man sich die Länge nach der ATLAS-Zylinder (wie gezeigt in der unteren linken Ecke des Bild oben).
Ich denke, es ist wie eine Schar der Läufer laufen durch einander und werfen Steine auf einander, im Gegensatz zu ein paar Elefanten laufen durch und Felsbrocken aufeinander zu werfen. Art.
“Die große elektrische Ladung ist ein großartiges feature von Ionen, die sonst meist verwendet für die große Anzahl von Nukleonen, André David, ein Wissenschaftler für ATLAS Rivale CMS-Gruppe, sagte Gizmodo in einer Twitter-Nachricht. Das bedeutet, Sie sind nützlich für diese Art von Physik, das nur die Kraft, die Teilchen des Elektromagnetismus, Photonen.
Photonen-Streuung aus einander ist auch etwas, was die Physiker erwartet hätte. “Dieses Ergebnis ist interessant, aber nicht wirklich unerwartet. Die Quantenelektrodynamik ist eine der am besten etablierten Theorien in der Physik, und dieses Phänomen (photon-photon-Wechselwirkung) zu erwarten war. Die überraschung hätte nicht beobachtet,” Joao Varela, ein anderer Wissenschaftler bei CMS, sagte Gizmodo in einer E-Mail.
Es ist immer noch eine große Sache. “Es war natürlich eine enorme experimentelle Erfolg, um die Beobachtung,” sagte er. Aber es ist wichtig zu beachten, dass die Forscher nur beobachten 4,4-sigma-signal über dem hintergrund-Rauschen. Das bedeutet, dass trotz der Schwierigkeiten bei der Herstellung der mess -, mehr Daten sind erforderlich, um zu schlagen die fünf-sigma benchmark-Teilchen-Physiker benötigen, um zu verkünden, eine echte Entdeckung. Und diese schwierige Entdeckung waren nur 13 Kandidaten Veranstaltungen von über vier Milliarden insgesamt Veranstaltungen im Jahr 2015, nach dem CERN-Pressemitteilung.
Sobald die Entdeckung geschieht, obwohl, diese photon-photon-Streuung Ereignisse können verwendet werden, zu helfen, entdecken Sie alle Arten von verrückten Potenzial Physik, wie die neuen Teilchen, die magnetische Monopole… wer weiß.
“Wir brauchen mehr Daten zu adressieren, die Sachen,” sagte Steinberg. Aber sobald wir es bekommen und wenn wir einmal einrichten können, die richtigen Experimente”, es ist ein ganzer zoo.”
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