Büyük Hadron Çarpıştırıcısında evrenin temel kuvvetlerini ortaya çıkarmada elde edilen büyük başarı

CMS İşbirliği ile çalışan Rochester Üniversitesi’ndeki araştırmacılar CERN’inparçacık fiziğinin Standart Modeline ilişkin anlayışımızı ilerleterek, elektrozayıf karışım açısının ölçülmesinde büyük ilerleme kaydetti.

Çalışmaları, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda Büyük Patlama’dan sonra meydana gelenlere benzer koşulları araştıran deneylerle desteklenen, evrenin temel kuvvetlerini açıklamaya yardımcı oluyor. büyük patlama.

Küresel sırları ortaya çıkarın

Evrenin sırlarını açığa çıkarma arayışındaki Rochester Üniversitesi’nden araştırmacılar, onlarca yıldır, daha yaygın olarak CERN olarak bilinen Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü’nün uluslararası işbirliklerinde yer alıyorlar.

Özellikle CMS (Kompakt Solenoid) işbirliği kapsamında CERN’deki kapsamlı katılımlarını temel alan Rochester ekibi, George E. Buck – son zamanlarda öncü bir başarı. Başarıları, parçacık fiziğinin Standart Modelinin önemli bir bileşeni olan elektrozayıf karışım açısını ölçmeye odaklanıyor. Bu model, parçacıkların nasıl etkileşime girdiğini açıklıyor ve fizik ve astronomideki çok sayıda olayı doğru bir şekilde tahmin ediyor.

Budick, “Elektrozayıf karışım açısına ilişkin en son ölçümler inanılmaz derecede doğrudur, CERN’deki proton çarpışmalarından hesaplanmıştır ve parçacık fiziğinin anlaşılmasını ilerletmektedir” diyor.

the İçerik yönetim sisteminde işbirliği Evrenin temel yasalarını daha iyi anlamak için dünyanın dört bir yanından parçacık fiziği topluluğunun üyelerini bir araya getiriyor. CMS işbirliğindeki Rochester grubu, Budick’e ek olarak, baş araştırmacılar fizik profesörü Regina DeMina ve fizik doçenti Aran Garcia Bellido’nun yanı sıra doktora sonrası araştırma görevlileri ve lisansüstü ve lisans öğrencilerini de içeriyor.

Rochester Üniversitesi araştırmacıları, Kompakt Muon Solenoid (CMS) İşbirliğinin bir parçası olarak CERN’de uzun bir çalışma geçmişine sahiptir; buna 2012 yılında Higgs bozonunun keşfinde önemli roller oynamak da dahildir. Telif Hakkı: Samuel Joseph Herzog; Julian Marius Urdan

CERN’de keşif ve inovasyonun mirası

İsviçre’nin Cenevre kentinde bulunan CERN, öncü keşifleri ve en ileri deneyleriyle ünlü, dünyanın en büyük parçacık fiziği laboratuvarıdır.

Rochester araştırmacılarının, CMS işbirliğinin bir parçası olarak CERN’de uzun bir çalışma geçmişi vardır; buna kilit roller oynamak da dahildir. 2012 Higgs bozonunun keşfi– Evrendeki kütlenin kökenini açıklamaya yardımcı olan temel bir parçacık.

İşbirliğinin çalışmaları, dünyanın en büyük ve en güçlü parçacık hızlandırıcısı olan CERN’in Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda yerleşik müon solenoid detektöründen toplanan verilerin toplanmasını ve analiz edilmesini içeriyor. LHC, yer altına inşa edilmiş ve İsviçre ile Fransa arasındaki sınır boyunca uzanan, 17 mil uzunluğunda süper iletken mıknatıslar ve hızlandırıcı yapılardan oluşan bir halkadan oluşur.

LHC’nin temel amacı maddenin temel yapı taşlarını ve bunları yöneten kuvvetleri keşfetmektir. Bu, proton veya iyon demetlerinin ışık hızına yakın bir hıza kadar hızlandırılması ve son derece yüksek enerjilerde birbirleriyle çarpışmasıyla elde edilir. Bu çarpışmalar, Büyük Patlama’dan milisaniyeler sonra var olanlara benzer koşulları yeniden yaratarak bilim adamlarının, parçacıkların aşırı koşullar altındaki davranışlarını incelemesine olanak tanıyor.

Birleşik güçleri ortaya çıkarın

19. yüzyılda bilim adamları, elektrik ve manyetizmanın farklı kuvvetlerinin birbiriyle ilişkili olduğunu buldular: Değişen bir elektrik alanı, manyetik alan üretir ve bunun tersi de geçerlidir. Bu keşif, ışığı bir dalga olarak tanımlayan ve optik alanındaki birçok olguyu açıklayan, ayrıca elektrik ve manyetik alanların nasıl etkileşime girdiğini açıklayan elektromanyetizmanın temelini oluşturdu.

Bu anlayışa dayanarak, 1960’larda fizikçiler elektromanyetizmanın başka bir kuvvetle, zayıf kuvvetle ilişkili olduğunu keşfettiler. Zayıf kuvvet, atom çekirdeğinde faaliyet gösterir ve radyoaktif bozunma ve güneş enerjisi üretimine güç sağlanması gibi süreçlerden sorumludur. Bu keşif, elektromanyetizma ve zayıf kuvvetin aslında birleşik elektrozayıf etkileşim adı verilen birleşik bir kuvvetin düşük enerjili tezahürleri olduğunu öne süren elektrozayıf teorinin geliştirilmesine yol açtı. Higgs bozonu gibi önemli keşifler bu kavramı doğruladı.

Zayıf elektrostatik etkileşimdeki gelişmeler

CMS İşbirliği yakın zamanda bu teorinin bugüne kadarki en hassas ölçümlerinden birini gerçekleştirdi ve CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndaki (LHC) milyarlarca proton çarpışmasını analiz etti. Odaklandıkları nokta, elektromanyetizma ile zayıf kuvvetin nasıl bir araya gelerek parçacıklar oluşturduğunu açıklayan bir parametre olan zayıf karışım açısını ölçmekti.

Elektrozayıf karışım açısının önceki ölçümleri bilim camiasında tartışmalara yol açmıştı. Ancak en son sonuçlar parçacık fiziğinin Standart Modelinden elde edilen tahminlerle yakından tutarlıdır. Rochester yüksek lisans öğrencisi Rice Taus ve doktora sonrası araştırmacı Aliko Khokhonishvili, bu ölçümün doğasında bulunan metodolojik belirsizliği azaltmak ve doğruluğunu artırmak için yeni teknikler uyguladılar.

Zayıf karışım açısını anlamak, evrendeki farklı kuvvetlerin en küçük ölçeklerde nasıl birlikte çalıştığına ışık tutarak, madde ve enerjinin temel doğasına ilişkin anlayışı derinleştirir.

Budick, “Rochester ekibi 2010’dan beri yenilikçi teknikler geliştiriyor ve bu elektrozayıf parametreleri ölçüyor ve ardından bunları Büyük Hadron Çarpıştırıcısında uyguluyor” diyor ve ekliyor: “Bu yeni teknikler, Standart Model tahminlerinin doğruluk testlerinde yeni bir çağın habercisi oldu.”