Deeltjiesfisika -eksperimente versterk bewyse van nuwe natuurkrag - Inligting
Deeltjiesfisika -eksperimente versterk bewyse van nuwe natuurkrag
'N Eksperiment wat onlangs by die Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) in die voorstedelike Chicago voltooi is, het sterk gegewens getoon wat daarop dui dat 'n nuwe natuurkrag moontlik ontdek is. As hierdie resultaat uiteindelik bevestig word, sal dit 'n hersiening van die standaardmodel van deeltjiesfisika vereis, wat tans die bestaan ​​van slegs vier wette bevat wat interaksies op subatomiese vlak beheer: elektromagnetisme, swaartekrag, die swak kernkrag en die sterk kernkrag krag. Die oënskynlik nuwe natuurkrag wat in die Fermilab en CERN se Large Hadron Collider ontdek is, skep 'n enorme gons in die wêreld van kwantumfisika.
Bewyse bou vir 'n vyfde mag
Die abnormale bevindings wat onlangs deur die Fermilab gerapporteer is, stem ooreen met eksperimentele resultate wat by ander hoë-energie fisika navorsingsfasiliteite behaal is. Net verlede maand beweer fisici wat by CERN's Large Hadron Collider, die wêreld se kragtigste deeltjieversneller, gewerk het dat hulle bewyse gevind het van 'n vyfde krag wat in die natuur werk en hul resultate pas op uiters belangrike maniere by die Fermilab -resultate.
Dr Maggie Aderin-Pocock, die mede-aanbieder van die BBC-wetenskapprogram Sky at Night, noem die aankondiging van die Fermilab 'nogal verbysterend'.
'Dit het die potensiaal om die fisika op sy kop te draai,' het Aderin-Pocock bygevoeg. 'Ons het 'n aantal van hierdie raaisels wat onopgelos bly. En dit kan ons die belangrikste antwoorde gee om hierdie raaisels op te los. "
Die eerste resultate van die Muon g-2-eksperiment by die Fermilab het die ontdekking van 'n nuwe natuurkrag bevestig. Hierdie indrukwekkende eksperiment werk by 'n negatiewe 450 grade Fahrenheit en bestudeer die presessie (of wankeling) van muone terwyl hulle deur die magnetiese veld beweeg. (Reidar Hahn / Fermilab)
Vreemde Muon Wobble lei tot nuwe ontdekking van natuur
Die eksperiment wat die moontlike paradigma-verpletterende resultate en die idee van 'n nuwe natuurkrag opgelewer het, behels subatomiese deeltjies, bekend as muons.
'N Muon is 'n negatief gelaaide deeltjie met 'n profiel soortgelyk aan 'n elektron (albei word as leptone geklassifiseer). Maar die massa van die muon is 200 keer groter as die van sy eteriese neef, die elektron. In die natuur word muone geproduseer deur hoë-energie-interaksies waarby stofdeeltjies betrokke is, insluitend dié wat voorkom wanneer molekules in die boonste atmosfeer van die aarde deur kosmiese strale gebombardeer word.
Kyk vir die eerste keer in die geskiedenis diep in die waterstofatoom
God speel in die laboratorium: die deeltjie wat lei tot die ontdekking van 'n nuwe vorm van materie
Aangesien hulle ook betroubaar in kragtige deeltjieversnellers geskep kan word, maak muons ideale eksperimentele "vakke" vir fisici wat die aard van die werklikheid bestudeer en diegene wat op soek is na nuwe natuurkragte. Dikwels is fisika-projekte met hoë energie daarop gemik om afwykings te soek of te produseer, wat dan veranderings of byvoegings tot bekende wetenskaplike wette of beginsels vereis.
In die Fermilab Muon-2-eksperiment is muons versnel rondom 'n ring van 45 voet (14 meter) voordat dit deur 'n magnetiese veld gelei is. Muons wat deur so 'n veld reis, moet teen 'n sekere tempo wankel, in ooreenstemming met voorspellings afgelei van konvensionele vierkrag-interaksies (bereken met die effekte van elektromagnetisme, swaartekrag, die swak kernkrag en die sterk kernkrag.) Maar die muon-eksperiment dui op 'n vyfde natuurkrag.
Tot die verbasing en vreugde van die Fermilab -natuurkundiges, het metings van die muone in hierdie eksperiment getoon dat hulle vinniger wankel as wat verwag is. Dit beteken dat 'n ander natuurkrag aan die werk was wat die muon -wankelkoers beïnvloed het. Daarom sou 'n nuwe en voorheen onopgemerkte natuurkrag in hierdie eksperimentele omgewing die mees logiese manier wees om die inkonsekwentheid van muon -wankel te verklaar.
Volgens huidige berekeninge is die kans op een uit 40 000 moontlik dat hierdie resultaat 'n statistiese fout kan wees. Alhoewel dit indrukwekkend mag klink, is wetenskaplikes konserwatief met betrekking tot sulke aangeleenthede, en die gewoonte is om 'n nuwe bevinding nie as 'n ware ontdekking te kategoriseer nie, totdat die kans op toeval tot slegs een uit 3,5 miljoen verminder kan word.
Meer data is nodig om 'n definitiewe gevolgtrekking te maak. Maar een kundige bron is vol optimisme. "My Spidey -gevoel is tintelend en vertel my dat dit werklik gaan wees," het Ben Allanach, professor in teoretiese fisika aan die Universiteit van Cambridge, uitgeroep wat nie direk by die eksperiment betrokke was nie. 'Ek het my hele loopbaan na kragte en deeltjies gesoek wat verder is as wat ons reeds weet, en dit is dit. Dit is die oomblik waarop ek gewag het en ek slaap nie baie nie, want ek is te opgewonde. "
Dit was eers onlangs dat CERN se Large Hadron Collider sy eie muon -wankelresultate lewer, dieselfde as dié wat deur die Fermilab gemeet is. ( CC BY 2.0 )
CERN se Muon -afwykings voeg meer brandstof by die vuur
Dit was minder as drie weke gelede dat fisici wat aan CERN's Large Hadron Collider toegewys is, hul eie aankondiging uitgereik het waarin hulle die moontlike bestaan ​​van 'n vyfde subatomiese krag bevestig het, wat ook beïnvloed is deur die resultate van 'n eksperiment met muons.
In hierdie geval was dit onverklaarbare teenstrydighede in die kwarkvervalkoerse wat opwinding veroorsaak het. Kwarks is die fundamentele boustene wat deeltjies soos protone en neutrone bevat, en in sekere omstandighede kan dit in negatief gelaaide leptone (elektrone en muone) verval.
Onder die standaardmodel van kwantumfisika behoort alle kwarke wat hierdie tipe verval ondergaan, ewe veel elektrone en muone te produseer. Maar 'n nuwe kwark wat deur CERN -wetenskaplikes in 2014 ontdek is, bekend as die skoonheidskwark, het minder muone geproduseer as wat verwag is tydens die monitering.
In 2019 het CERN -wetenskaplikes wat by die Large Hadron Collider werk, eksperimentele protokolle ontwikkel wat definitief kan bewys of hierdie anomalie werklik was of nie. Na meer as 'n jaar van die uitslag van die resultate, het die wetenskaplikes verlede maand uiteindelik hul resultate aan die publiek voorgehou.
Hulle het hul aanvanklike ontdekking bevestig en gevind dat skoonheidskwarke wat verval, meer elektrone produseer as muone teen 'n snelheid van 100 tot 85. Hierdie afwyking van die voorspellings van die standaardmodel kan nie onder die bekende wette van die fisika verduidelik word nie, wat daartoe lei dat die CERN -kenners tot die gevolgtrekking kom dat 'n ander onbekende natuurkrag die gedrag van skoonheidskwark verander.
'Hierdie krag sou uiters swak wees, daarom het ons tot dusver nog geen tekens daarvan gesien nie en sou ons anders met elektrone en muone reageer,' het wetenskaplikes wat by die eksperiment betrokke was, aan onderhoudvoerders aan die podcast The Conversation Weekly gesê.
Die CERN -navorsers glo dat 'n teoretiese fundamentele deeltjie genaamd 'Z prime' verantwoordelik kan wees vir die resultate wat hulle gemeet het. Hierdie spookagtige entiteit sou verantwoordelik wees vir die oordrag van die nuwe krag tussen meer konvensionele stofdeeltjies, op voorheen onopgemerkte en onverwagte maniere.
Botsende deeltjies met hoë energie. ( GiroScience / Adobe Stock)
Die wedloop is aan en wetenskap mag nooit dieselfde wees nie
Met revolusionêre veranderinge in ons begrip van fisika op die horison, sal proefpersone by hoë-energie laboratoriums regoor die wêreld probeer om die aksie aan te pak.
Nog 'n stap nader aan 'Beam Me Up'? Teleportasie is moontlik ... Minstens op kwantumvlak
Die nege skeppingsgolwe: kwantumfisika, holografiese evolusie en die lot van die mensdom
'Die wedloop is nou regtig aan die gang om een ​​van hierdie eksperimente te probeer kry om werklik die bewys te kry dat dit regtig iets nuuts is,' sê dr Mitesh Patel, 'n fisikus van die Imperial College in Londen wat betrokke was by die Large Hadron Collider -eksperiment. 'Dit verg meer data en meer metings en hopelik bewys dat hierdie effekte werklik is.
Alhoewel daar nog baie werk gedoen moet word, sal dit waarskynlik nie lank neem voordat die relevante navorsing op verskeie plekke begin nie. As die fisiese wette inderdaad op die punt staan ​​om te verander, kan hierdie verandering in die nabye toekoms plaasvind.
Nuwe fisika by die Large Hadron Collider? Wetenskaplikes is opgewonde, maar dit is te vroeg om seker te wees
Verlede week het fisici by die Large Hadron Collider in Switserland hulle aangekondig mag het 'n splinternuwe natuurkrag ontdek. Of om presies te wees, het hulle 'nuwe resultate onthul wat, as dit bevestig word, dui op 'n skending van die standaardmodel van deeltjiesfisika.'
Wat beteken dit? En waarom maak hulle so groot moeite, terwyl hulle terselfdertyd ophou om 'n nuwe ontdekking op te eis?
Die antwoorde lê in die manier waarop deeltjiefisici oor bewyse en resultate dink, en wat dit sou beteken om '' 'n skending van die standaardmodel '' te vind.
Die standaardmodel, wat tussen die 1950's en 1970's ontwerp is, was baie suksesvol in die verduideliking van die gedrag van subatomiese deeltjies en drie van die vier fundamentele kragte waarvan ons weet. Die natuurkundiges by CERN dink dat hulle 'n situasie gevind het wat die standaardmodel nie kan verduidelik nie: waar die model voorspel dat 'n deeltjie wat 'n skoonheidskwark genoem word, in dieselfde deeltjie moet verval in ander deeltjies genaamd muone en elektrone, lyk dit eintlik verval meer gereeld in elektrone as muone.
Dit is opwindend, want ons weet reeds dat die standaardmodel nie die hele verhaal vertel oor wat in die heelal gebeur nie. Dit is baie goed om ons oor materie en energie te vertel. Maar dit gee nie 'n oorsig van die sogenaamde donker materie nie en donker energie wat wetenskaplikes glo moet bestaan ​​om die grootskaalse gedrag van sterre en sterrestelsels te verduidelik.
Die standaardmodel is ook uiters moeilik om te versoen met ons beste swaartekragverklaring, Einstein se algemene relatiwiteitsteorie. Die standaardmodel is op sy beste 'n stap op die pad na 'n volledige teorie van alles.
Om verder te gaan as die standaardmodel, het ons nuwe empiriese data nodig. Wat ons regtig nodig het, is bewyse dat 'n voorspelling van die standaardmodel verkeerd is, maar nie 'n voorspelling wat so sentraal is in die teorie dat ons van die grond af moet herbou nie.
Daarom is die verval van skoonheidskwarks so interessant. Die onverwagte gedrag dui op 'n gebied waar die teorie verander kan word sonder om van nuuts af te begin.
Die rede waarom wetenskaplikes versigtig is oor die resultaat, is omdat dit 'n 3-sigma-bevinding genoem word.
Om te verduidelik, stel ons voor dat u op soek is na feetjies onder in u tuin. U begin deur te aanvaar dat daar geen feetjies is nie - dit word u genoem nulhipotese.
U versamel dan 'n paar waarnemings wat die hipotese wil verwerp. Nadat u u data ontleed het, kom u agter dat dit 'n 90% -kans is as daar was geen feetjies in die tuin nie; u sou waarnemings maak soos dié wat u in werklikheid gemaak het.
Dit gee jou wat 'n p-waarde. Die waarskynlikheid van 90% om die gegewens waar te neem wat u waargeneem het as u nulhipotese waar was, is dieselfde as 'n p-waarde van 0,9.
U het basies agtergekom dat u nie 'n sterk rede daarvoor het nie verwerp die aanname dat u tuin feevry is. Dit is nie dieselfde as om 'n rede te ontdek dat u nulhipotese waar is.
Die p-waarde is die waarskynlikheid van die bewyse, gegewe u nulhipotese, wat verskil van die waarskynlikheid dat die nulhipotese waar is, gegewe u bewyse. (As dit vreemd lyk, is die waarskynlikheid dat iemand snaaks is, gegewe die feit dat sy pa is, van mening nie dieselfde as die waarskynlikheid dat iemand u pa is, aangesien hy snaaks is).
Sigma-waardes soos die resultaat "3-sigma" stem ooreen met p-waardes. By die LHC is die nulhipotese die bewering dat die standaardmodel korrek is en dat die waarnemings van deeltjie -interaksies is.
'N 3-sigma-resultaat beteken dat daar 'n ongeveer 1 uit 1 000-waarskynlikheid is dat waarnemings wat ten minste so ekstreem is as wat ingesamel is, gegewe die standaardmodel sou plaasvind. Dit is aansienlik beter as u strewe om feetjies te vind en dit stel die standaardmodel in twyfel.
Die verval van 'n skoonheidsmeson waarby 'n elektron en positron betrokke is, waargeneem tydens die LHCb -eksperiment. Krediet: CERN
Fisici maak gewoonlik nie die sjampanje oop voordat hulle 'n 5-sigma gevolg.
'N 5-sigma-resultaat dui aan dat daar minder as een uit 'n miljoen van u waarneming sou wees as die standaardmodel korrek was. Dit is soos om in jou tuin te dwaal en met 'n klein wesie te gesels: jou "geen feetjies" -hipotese begin nogal wankelrig lyk.
Waarom soek fisici na 'n 5-sigma-geleentheid? Daar is verskeie redes. Die eerste is histories: hulle is al voorheen gesteek. In 2011 beweer fisici dat hulle neutrino's gemeet het wat vinniger as die ligspoed beweeg. Hierdie meting het die 3-sigma oorskry, maar dit blyk te wees as gevolg van 'n foutiewe kabel.
Fisikus Tommaso Dorigo het 'n dagboek gehou van afgemete gebeure wat die betekenis van 3-sigma bereik of oortref het. Hy neem kennis van 6 vorige eise wat later teruggetrek is.
'N Ander rede tot versigtigheid is die probleem van veelvuldige vergelykings. As u genoeg toetse uitvoer, sal u seker iets vreemds sien.
Gestel jy draai 'n muntstuk 100 keer en kry 50 koppe en 50 sterte. Veronderstel nou dat u die eksperiment 100 keer herhaal (die muntstuk 10 000 keer heeltemal omslaan).
In sommige weergawes van die eksperiment kan u 20 koppe en 80 sterte sien. In sommige sien jy 10 koppe en 90 sterte. Beide uitkerings is onwaarskynlik, as die muntstuk regverdig is.
Het u dus bewyse dat die munt onregverdig is? Dit lyk twyfelagtig. Selfs 'n eerlike muntstuk sal soms skeef resultate lewer.
Die LHC is soos 'n muntmasjien. Dit doen voortdurend eksperimente. Om hiervoor reg te stel, vereis fisici die baie hoë 5-sigma-standaard. 'N 3-sigma-resultaat is opmerklik, maar nog nie 'n' ontdekking 'nie.
Ten slotte is daar die gesegde dat buitengewone aansprake buitengewone bewyse vereis. Die standaardmodel word uiters goed bevestig. Dit sal 'n uiters opvallende waarneming verg (soos by waarneming van 'n gebeurtenis wat baie onwaarskynlik sou wees as die standaardmodel waar was) om vertroue in die model te verminder.
Die LHC is 'n buitengewoon komplekse eksperiment, en daar is baie dinge wat daarmee verkeerd kan gaan. Dit maak dit moeilik om sistematiese foute te beheer.
Dus selfs die bereiking van die 5-sigma-vlak op sigself is miskien nie genoeg om 'n nuwe ontdekking te bevestig nie. Drie van die ses teruggetrokke resultate wat deur Dorigo gedokumenteer is, het inderdaad die hoogste bereik 6-sigma vlak.
Om 'n ontdekking te bevestig, moet die resultate verkieslik met 'n ander eksperimentele opset herhaal word (een wat nie die risiko loop om dieselfde foute te herhaal nie), verkieslik meer as een keer. Daarom hoop die fisici van CERN dat hul resultate deur die Belle -eksperiment in Japan herhaal sal word.
Die aankondiging van CERN kan dus 'n bietjie voortydig lyk. Maar Dorigo se dagboek gee rede om optimisties te wees. Hy wys daarop dat al die teruggetrokke resultate van deeltjieversneller-eksperimente vlakke van betekenis bereik het wat ewe getalle is (4 of 6-sigma), terwyl ware ontdekkings vlakke bereik wat onewe getalle is (3 of 5-sigma).
Dorigo stel voor dat ons waarnemings met sigma-waardes met 'n onewe getal baie ernstig moet neem. Hy maak 'n grap. Maar agter die grap is 'n sosiologiese waarneming: fisici is nie geneig om drie-sigma-resultate te publiseer nie, tensy hulle vol vertroue is dat dit tot 'n ontdekking sal lei. Die natuurkundiges van CERN glo duidelik dat hulle iets wil hê, en ons moet ook.
Hierdie artikel word gepubliseer uit The Conversation onder 'n Creative Commons -lisensie. Lees die oorspronklike artikel.Hierdie verhaal is deel van Science X Dialog, waar navorsers bevindings uit hul gepubliseerde navorsingsartikels kan rapporteer. Besoek hierdie bladsy vir inligting oor ScienceX Dialog en hoe om deel te neem.
Nuwe natuurkrag is moontlik gevind wat fisiese wette sou herskryf
Die manier waarop ons die heelal verstaan, kan vir ewig verander word nadat subatomiese deeltjies die fisiese reëls in twee deurbraakeksperimente gebuig het.
Natuurkundiges sê dat die resultate 'aanloklik' was en dat dit moontlik tekens van 'n vyfde natuurkrag gevind het.
Tot dusver is vier fundamentele kragte gebruik om alles wat in die heelal gebeur, te verduidelik.
Swaartekrag laat dinge op die grond val, elektromagnetisme handel oor die krag tussen twee elektries gelaaide deeltjies, sterk krag bind subatomiese deeltjies saam en swak krag kan dit uitmekaar breek.
Maar fisici was verbaas en opgewonde toe klein deeltjies genaamd muons hulle nie gedra het soos verwag is in twee verskillende langdurige eksperimente in die Verenigde State en Europa nie.
As dit reg bewys word, kan die bevindinge groot probleme aan die lig bring met die reëlboek wat deur wetenskaplikes gebruik word om te verduidelik hoe die heelal op subatomiese vlak werk.
Op 'n perskonferensie het die mede-hoofwetenskaplike van die Fermilab-eksperiment, Chris Polly, gesê: 'Ons dink dat ons die hele tyd in 'n see van agtergronddeeltjies kan swem wat net nie direk ontdek is nie.
'Daar is moontlik monsters wat ons nog nie gedink het nie, wat uit die vakuum kom wat met ons muons in wisselwerking tree, en dit gee ons die geleentheid om dit te sien.'
Die huidige reëlboek, die standaardmodel genoem, is ongeveer 50 jaar gelede ontwikkel en word ondersteun deur dekades se eksperimente.
Maar nadat wetenskaplikes muondeeltjies, soortgelyk aan elektrone, deur 'n elektromagneet van 15 ton gestuur het om te sien hoe hulle 'wankel', was dit 0,1% laer as die model.
Dit klink miskien nie veel nie, maar vir deeltjiesfisici is dit groot - meer as genoeg om die huidige begrip te versterk.
Dit dui daarop dat hulle interaksie kan hê met onontdekte deeltjies of kragte. Aangesien hierdie deeltjies natuurlik vorm wanneer kosmiese strale die aarde se atmosfeer tref, kan hierdie bevindings die manier waarop ons glo dat die heelal werk, heeltemal verander.
Die UK's Science and Technology Facilities Council (STFC) het gesê dat die resultaat 'sterk bewyse bied vir die bestaan ​​van 'n onontdekte sub-atoomdeeltjie of nuwe krag'.
Die deeltjiesfisikus van die Wayne State University, Alexey Petrov, het gesê: 'Nuwe deeltjies, nuwe fisika is dalk net buite ons navorsing. Dit is aanloklik. '
Die Engelse deeltjiesfisikus, professor Brian Cox, noem die resultaat 'belangrik en opwindend'.
Hy het getwiet: 'Dit kom nader aan die ontdekking van nuwe fisika buite die standaardmodel - basies nuwe fundamentele deeltjies', het hy getwiet.
'Dit sou die grootste ontdekking in deeltjiefisika vir baie jare wees - beslis daar saam met The Higgs Boson.'
Gister het die Amerikaanse departement van energie, Fermilab, die resultate van 8,2 miljard wedrenne langs 'n gemagnetiseerde baan buite Chicago bekend gemaak.
Die doel van die snit was om die deeltjies lank genoeg te hou sodat navorsers dit van naderby kon bekyk.
Daar is nog steeds 'n een uit elke 40 000 kans dat die muons se geheimsinnige gedrag 'n statistiese fout kan wees.
Maar as dit bevestig word, is die resultate die grootste bevinding in die wêreld van subatomiese deeltjies in byna 10 jaar sedert die ontdekking van die Higgs -boson, wat dikwels die 'God -deeltjie' genoem word.
Dit volg op die resultate wat verlede maand gepubliseer is uit die European Center for Nuclear Research se Large Hadron Collider wat 'n verrassende deel deeltjies gevind het in die nadraai van hoëspoedbotsings.
Die doel van die eksperimente is om deeltjies uitmekaar te trek en uit te vind of daar 'iets snaaks aan die gang is' met hulle en die ruimte wat hulle inneem, verduidelik die teoretiese fisikus van die Johns Hopkins Universiteit, David Kaplan.
Hy het bygevoeg: 'Die geheime leef nie net in materie nie. Hulle leef in iets wat blykbaar alle ruimte en tyd vul. Dit is kwantumvelde.
'Ons plaas energie in die vakuum en sien wat uitkom.'
Beide stelle resultate behels die vreemde, vlugtige deeltjie wat die muon genoem word - die swaarder neef van die elektron wat om 'n atoom se middelpunt wentel.
Asiatiese horings versprei oor Brittanje - hier is wat u moet doen as u een sien
Britse kinders eet 'n 'buitengewoon hoë' hoeveelheid verwerkte voedsel
Portsmouth en Southampton kan teen 2050 onder water wees
Maar die muon is nie deel van die atoom nie, dit is onstabiel en bestaan ​​normaalweg slegs vir twee mikrosekondes.
Nadat dit in 1936 in kosmiese strale ontdek is, het dit wetenskaplikes so in die war gebring dat 'n beroemde fisikus gevra het 'wie het dit beveel?'
'Sedert die begin het fisici hulle in hul koppe laat krap,' het Graziano Venanzoni, 'n eksperimentele fisikus by 'n Italiaanse nasionale laboratorium, een van die voorste wetenskaplikes in die Amerikaanse Fermilab-eksperiment, genaamd Muon g-2, gesê.
Navorsers benodig nog 'n jaar of twee om die resultate van al die rondtes rondom die 50 voet te ontleed. As die resultate nie verander nie, sal dit 'n groot ontdekking wees, het mnr. Venanzoni gesê.
Kontak ons ​​nuusspan deur 'n e -pos aan ons te stuur by [email protected]
Vir meer sulke verhale, kyk na ons nuusbladsy.
Muons: ' Sterk ' bewyse gevind vir 'n nuwe natuurkrag
Al die kragte wat ons elke dag ervaar, kan tot slegs vier kategorieë verminder word: swaartekrag, elektromagnetisme, die sterk krag en die swak krag.
Natuurkundiges sê dat hulle moontlike tekens van 'n vyfde fundamentele natuurkrag gevind het.
Die bevindings kom uit navorsing wat uitgevoer is by 'n laboratorium naby Chicago.
Die vier fundamentele kragte bepaal hoe al die voorwerpe en deeltjies in die heelal met mekaar in wisselwerking tree.
Byvoorbeeld, swaartekrag laat voorwerpe op die grond val en swaar voorwerpe gedra hulle asof dit op die vloer vasgeplak is.
Die UK's Council for Science and Technology Facilities (STFC) het gesê dat die resultaat 'n sterk bewys lewer van die bestaan ​​van 'n onontdekte sub-atoomdeeltjie of nuwe krag.
Maar die resultate van die Muon g-2-eksperiment dra nog nie tot 'n afdoende ontdekking nie.
Daar is tans 'n een uit 'n 40 000 kans dat die resultaat 'n statistiese fout kan wees - gelykstaande aan 'n statistiese vlak van vertroue wat beskryf word as 4,1 sigma.
'N Vlak van 5 sigma, of 'n een op 3,5 miljoen kans dat die waarneming toevallig is, is nodig om 'n ontdekking te eis.
Prof Mark Lancaster, wat die hoof van die eksperiment in die Verenigde Koninkryk is, het aan BBC News gesê: "Ons het gevind dat die interaksie van muons nie ooreenstem met die standaardmodel nie [die huidige algemeen aanvaarde teorie om te verduidelik hoe die boustene van die heelal optree] . & quot
Die navorser van die Universiteit van Manchester het bygevoeg: "Dit is duidelik baie opwindend, want dit dui moontlik op 'n toekoms met nuwe fisiese wette, nuwe deeltjies en 'n nuwe krag wat ons nog nie gesien het nie."
Die bevinding is die nuutste in 'n reeks belowende resultate van deeltjiesfisika-eksperimente in die VSA, Japan, en mees onlangs van die Large Hadron Collider aan die grens tussen Switserland en Frankryk.
Prof Ben Allanach, van die Universiteit van Cambridge, wat nie betrokke was by die nuutste poging nie, het gesê: & quot My Spidey -gevoel tintel en vertel my dat dit werklik gaan wees.
Ek het my hele loopbaan na kragte en deeltjies gesoek wat verder is as wat ons reeds weet, en dit is dit. Dit is die oomblik waarop ek gewag het en ek kry nie veel slaap nie, want ek is te opgewonde. & Quot
Die eksperiment, gebaseer by die Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) in Batavia, Illinois, soek na tekens van nuwe verskynsels in die fisika deur die gedrag van sub-atoomdeeltjies genaamd muone te bestudeer.
Daar is boustene van ons wêreld wat selfs kleiner is as die atoom. Sommige van hierdie sub-atoomdeeltjies bestaan ​​uit nog kleiner bestanddele, terwyl ander nie in enigiets anders (fundamentele deeltjies) afgebreek kan word nie.
Die muon is een van hierdie fundamentele deeltjies wat soortgelyk is aan die elektron, maar meer as 200 keer swaarder.
Die Muon g-2-eksperiment behels dat die deeltjies om 'n ring van 14 meter gestuur word en dan 'n magnetiese veld toegepas word. Onder die huidige fisiese wette, wat in die standaardmodel gekodeer is, behoort dit die muons teen 'n sekere tempo te laat wankel.
In plaas daarvan het die wetenskaplikes bevind dat muons vinniger gewankel het as wat verwag is. Dit kan veroorsaak word deur 'n natuurkrag wat heeltemal nuut is in die wetenskap.
Niemand weet nog wat hierdie potensiële nuwe krag doen nie, behalwe die invloed van muondeeltjies.
Teoretiese natuurkundiges glo dat dit ook verband hou met 'n nog onontdekte sub-atoomdeeltjie. Daar is meer as een konsep vir wat hierdie hipotetiese deeltjie kan wees. Die een word 'n leptoquark genoem, die ander is die Z ' boson (Z-prime boson).
Verlede maand het fisici wat by die LHCb -eksperiment by die Large Hadron Collider werk, resultate beskryf wat op 'n nuwe deeltjie en krag kan dui.
Dr Mitesh Patel, van Imperial College in Londen, wat by die projek betrokke was, het gesê: & quotDie wedloop is nou regtig aan die gang om een ​​van hierdie eksperimente te probeer kry om werklik die bewys te kry dat dit werklik iets nuuts is. Dit verg meer data en meer metings en hopelik bewys dat hierdie effekte werklik is. & Quot
Prof Allanach het in sy teoretiese modelle verskillende name aan die moontlike vyfde mag gegee. Onder hulle is die & quot geur krag & quot, die & quotthird familie hyperforce & quot en - die meeste prosaïese van almal - & quotB minus L2 & quot.
Benewens die meer bekende kragte van swaartekrag en elektromagnetisme (wat verantwoordelik is vir elektrisiteit en magnetisme), beheer die sterk en swak kragte die gedrag van sub-atoomdeeltjies.
'N Vyfde fundamentele krag kan 'n paar van die groot raaisels oor die heelal verduidelik wat wetenskaplikes die afgelope dekades uitgeoefen het.
Die waarneming dat die uitbreiding van die heelal versnel, word byvoorbeeld toegeskryf aan 'n geheimsinnige verskynsel wat donker energie genoem word. Maar sommige navorsers het voorheen voorgestel dat dit 'n bewys kan wees van 'n vyfde mag.
Dr Maggie Aderin-Pocock, mede-aanbieder van die BBC 's Sky at Night-program, het aan BBC News gesê: & quot Dit het die potensiaal om die fisika op sy kop te draai. Ons het 'n aantal raaisels wat onopgelos bly. En dit kan ons die belangrikste antwoorde gee om hierdie raaisels op te los. & Quot
Is 'n nuwe natuurkrag ontdek?
Daar was dramatiese artikels in die nuusmedia wat daarop dui dat 'n Nobelprys in wese reeds toegeken is vir die wonderlike ontdekking van 'n " vyfde mag. " Ek het gedink ek sou beter koue water op die vuur moes gooi, dit is goed sodat dit kan smeul, maar ons moet dit nie laat oorverhit nie.
Daar kan beslis nog onbekende magte wag om ontdek te word, en miskien ook dosyne van hulle. Tot dusver is daar vier goed bestudeerde kragte: swaartekrag, elektrisiteit/magnetisme, die sterk kernkrag en die swak kernkrag. Boonop is wetenskaplikes reeds vol vertroue daar is 'n vyfde krag, voorspel, maar nog nie gemeet nie, wat deur die Higgs -veld gegenereer word. Die huidige verhaal sou dus eintlik handel oor 'n sesdekrag.
Grofweg het elke nuwe krag minstens een nuwe deeltjie. Dit 's omdat
elke krag kom uit 'n tipe veld (byvoorbeeld, die elektriese krag kom van die elektromagnetiese veld, en die voorspelde Higgs -krag kom van die Higgs -veld)
en rimpelings in daardie tipe veld is 'n tipe deeltjie (byvoorbeeld, 'n minimale rimpel in die elektromagnetiese veld is 'n foton — 'n deeltjie lig — en 'n minimale rimpel in die Higgs -veld is die deeltjie wat bekend staan ​​as die Higgs -boson.)
Die huidige opwinding, soos dit is, ontstaan ​​omdat iemand beweer dat hy dit het bewyse vir 'n nuwe deeltjie, waarvan die eienskappe sou impliseer dat 'n voorheen onbekende krag in die natuur bestaan. Daar is nie na die krag self gesoek nie, nog minder ontdek.
Die nuwe deeltjie, as dit werklik bestaan, sou 'n rusmassa hê wat ongeveer 34 keer groter is as dié van 'n elektron, ongeveer 1/50 van 'n proton se rusmassa. In tegniese terme beteken dit dat sy E = mc² -energie ongeveer 17 miljoen elektronvolts (MeV) is, en daarom noem fisici dit die X17. Maar die vraag is of die twee eksperimente wat bewyse daarvoor vind, korrek is.
In die eerste eksperiment, waarvan die resultate in 2015 verskyn het, het 'n eksperimentele span hoofsaaklik in Debrecen, Hongarye, 'n groot aantal kerne berillium-8-atome bestudeer, wat tot 'n opgewekte toestand verhef is (#met meer energie as gewoonlik). 'N Opgewonde kern verbrokkel onvermydelik en die eksperimenteerders bestudeer die puin. In seldsame gevalle het hulle elektrone en positrone waargeneem [ook bekend as anti-elektrone], en hulle gedra hulle op 'n verrassende manier, asof hulle geproduseer word in die verval van 'n voorheen onbekende deeltjie.
In die nuut gerapporteerde eksperiment, waarvan die resultate pas verskyn het, het dieselfde span die ontbinding van opgewonde heliumkerne waargeneem. Hulle het weer bewyse gevind vir wat hulle hoop die X17 is, en eis dus bevestiging van hul oorspronklike eksperimente met berillium.
As twee kwalitatief verskillende eksperimente dieselfde beweer, is dit minder waarskynlik dat hulle verkeerd is, want Dit is onwaarskynlik dat enige foute in die twee eksperimente vals bewyse van dieselfde tipe sou veroorsaak. Op die oog af lyk dit onwaarskynlik beide metings wat op twee verskillende kerne uitgevoer is, kan 'n X17 -deeltjie vervals.
Ons moet egter versigtig bly, want beide eksperimente is deur dieselfde wetenskaplikes uitgevoer. Hulle hoop natuurlik op hul Nobelprys (wat, as hulle eksperimente korrek is, sekerlik sal wen), en dit is moontlik dat hulle onder onbewuste vooroordeel kan ly. Dit is baie algemeen dat individuele wetenskaplikes sien wat hulle wil hê wetenskaplikes is menslik, en verborge vooroordele kan selfs die beste wetenskaplikes op 'n dwaalspoor lei. Slegs gesamentlik, deur die proses om mekaar se werk te kontroleer, te reproduseer en te gebruik, skep wetenskaplikes betroubare kennis.
Dit is dus verstandig om af te wag op pogings van ander groepe eksperimenteerters om na hierdie voorgestelde X17 -deeltjie te soek. As die X17 deur ander eksperimente waargeneem word, sal ons seker wees dat dit werklik is. Maar tot dusver het ons waarskynlik nie geweet nie. Ek weet tans nie of die wag maande of 'n paar jaar sal wees nie.
Waarom is ek so skepties? Daar is twee verskillende redes.
Eerstens is daar 'n konseptuele, wiskundige kwessie. Dit is nie maklik om redelike vergelykings te bou waarmee die X17 saam met al die bekende tipes elementêre deeltjies kan bestaan ​​nie. Dat dit 'n kleiner massa as 'n proton het, is op sigself geen probleem nie. Maar die X17 moet 'n paar unieke en vreemde eienskappe hê om (1) in hierdie eksperimente gesien te word, maar (2) nie in ander vorige eksperimente gesien word nie, waarvan sommige eksplisiet op soek was na iets soortgelyks. Om vergelykings te maak wat ooreenstem met hierdie eienskappe, verg ingewikkelde en nie heeltemal aanneemlike bedrog nie. Is dit onmoontlik? Nee. Maar 'n aantal van die metodes wat wetenskaplikes voorgestel het, was gebrekkig, en die wat oorbly, is in my oog 'n bietjie ingewikkeld.
Natuurlik is fisika 'n eksperimentele wetenskap, en wat teoretici soos ek dink, maak uiteindelik nie saak nie. If the experiments are confirmed, theorists will accept the facts and try to understand why something that seems so strange might be true. But we've learned an enormous amount from mathematical thinking about nature in the last century — for instance, it was math that told us that the Higgs particle couldn't be heavier than 1000 protons, and it was on the basis of that `advice' that the Large Hadron Collider was built to look for it (and it found it, in 2012.) Similar math led to the discoveries of the W and Z particles roughly where they were expected. So when the math tells you the X17 story doesn't look good, it's not reason enough for giving up, but it is reason for some pessimism.
In short, history is cruel to most scientists who claim important discoveries, and teaches us to be skeptical and patient. If there is a fifth sesde force, we'll know within a few years. Don't expect to be sure anytime soon. The knowledge cycle in science runs much, much slower than the twittery news cycle, and that's no accident if you want to avoid serious errors that could confuse you for a long time to come, don't rush to judgment.
The titles tend to be a bit clickbait, sure, but at the end of the day if you want to make the average person excited about science then popular expositions play an important role. Silly example: when I called my mum earlier and she asked about the headline, I'm not going to turn around and say &quotPffft, you fool! That's not werklike physics!" I'm more just happy that she wanted to take an interest in a subject I'm passionate about.
You can also follow us on Facebook and/ or Twitter. And, by the way you can also make a donation through Paypal. Dankie!
Kyk die video: Persentasie suiwerheid
Copyright © salvadoryoscar.com | Deeltjiesfisika -eksperimente versterk bewyse van nuwe natuurkrag...