meget af stoffet i universet består af små partikler kaldet kvarker. Normalt er det umuligt at se en kvark alene, fordi de altid er bundet tæt sammen i grupper. Kvarker adskilles kun under ekstreme forhold, såsom umiddelbart efter Big Bang eller i midten af stjerner eller under højenergi-partikelkollisioner genereret i partikelkollidere.forskere ved Louisiana Tech University arbejder på en undersøgelse af kvarker og den kraft, der binder dem ved at analysere data fra Atlas-eksperimentet ved LHC., Deres målinger kunne fortælle os mere om forholdene i det tidlige univers og kunne endda antyde nye, uopdagede fysikprincipper.
partiklerne, der klæber kvarker sammen, kaldes passende “gluoner.”Gluoner bærer den stærke kraft, en af fire grundlæggende kræfter i universet, der styrer, hvordan partikler interagerer og opfører sig. Den stærke kraft binder kvarker i partikler som protoner, neutroner og atomkerner.,
Som navnet antyder, den stærke kraft er den stærkeste—det er 100 gange stærkere end den elektromagnetiske kraft (som betød, at elektroner i atomer), 10.000 gange stærkere end den svage kraft (som styrer radioaktivt henfald), og et hundrede millioner millioner millioner millioner millioner millioner (1039) gange stærkere end tyngdekraften (som tiltrækker dig til Jorden og Jorden til solen).
men dette forhold skifter, når partiklerne pumpes fulde af energi. Ligesom ægte lim mister sin klæbrighed, når den overophedes, bliver den stærke kraft, der bæres af gluoner, svagere ved højere energier.,
“partikler spiller efter et udviklende sæt regler,” siger Markus .obisch fra Louisiana Tech University. “Styrken af kræfterne og deres indflydelse i den subatomære verden ændres, når partiklernes energier øges. Dette er en grundlæggende parameter i vores forståelse af materie, men er endnu ikke blevet undersøgt fuldt ud af forskere ved høje energier.”
der Kendetegner sammenhængen i den stærke kraft er en af de vigtigste ingredienser for at forstå dannelsen af partikler efter Big Bang, og kunne endda give antydninger af nye fysik, såsom skjulte ekstra dimensioner.,
“ekstra dimensioner kan hjælpe med at forklare, hvorfor de grundlæggende kræfter varierer dramatisk i styrke,” siger Lee Sa .yer, professor ved Louisiana Tech University. “For eksempel kunne nogle af de grundlæggende kræfter kun virke svage, fordi de lever i skjulte ekstra dimensioner, og vi kan ikke måle deres fulde styrke. Hvis den stærke kraft er svagere eller stærkere end forventet ved høje energier, fortæller Dette os, at der mangler noget i vores grundlæggende model af universet.,”
Ved at studere de højenergikollisioner, der produceres af LHC, karakteriserer forskerteamet ved Louisiana Tech University, hvordan den stærke kraft trækker energiske kvarker til besværede partikler. Den udfordring, de står over for, er, at kvarker er rambunctious og kaper rundt inde i partikel detektorer. Denne subatomære soir involvese involverer hundreder af partikler, der ofte stammer fra omkring 20 proton-protonkollisioner, der sker samtidigt. Det efterlader et rodet signal, som forskere derefter skal rekonstruere og kategorisere.,
Wobisch og hans kolleger innoverede en ny metode til at studere disse larmende grupper af kvarker kaldet jets. Ved at måle jets vinkler og orienteringer lærer han og hans kolleger vigtige nye oplysninger om, hvad der skete under kollisionerne—mere end hvad de kan udlede ved simpelt at tælle jets.
det gennemsnitlige antal jetfly produceret af proton-proton kollisioner svarer direkte til styrken af den stærke kraft i LHC ‘ s energiske miljø.,
“Hvis den stærke kraft er stærkere end forudsagt, skal vi se en stigning i antallet af proton-protoner kollisioner, der genererer tre stråler. Men hvis den stærke kraft faktisk er svagere end forudsagt, ville vi forvente at se relativt flere kollisioner, der kun producerer to jetfly. Forholdet mellem disse to mulige resultater er nøglen til at forstå den stærke kraft.”
efter at have tændt for LHC, fordoblede forskerne deres energi rækkevidde og har nu bestemt styrken af den stærke kraft op til 1.,5 billioner elektronvolt, som er omtrent den gennemsnitlige energi af hver partikel i universet lige efter Big Bang. Wobisch og hans team håber at fordoble dette nummer igen med flere data.
“indtil videre bekræfter alle vores målinger vores forudsigelser,” siger .obisch. “Flere data vil hjælpe os med at se på den stærke kraft på endnu højere energier, hvilket giver os et glimt af, hvordan de første partikler dannede sig og den mikroskopiske struktur i rumtiden.”