Paljon asia maailmankaikkeudessa koostuu pieniä hiukkasia kutsutaan kvarkkien. Yleensä on mahdotonta nähdä kvarkkia yksin, koska ne ovat aina tiukasti kiinni yhdessä ryhmissä. Kvarkit vain erillinen äärimmäisissä olosuhteissa, kuten välittömästi alkuräjähdyksen jälkeen tai keskellä tähteä aikana tai korkea-energia hiukkasten törmäyksistä syntyy hiukkasten colliders.
Tutkijat Louisiana Tech University työskentelevät tutkimus kvarkit ja voima, joka sitoo niitä analysoimalla tietoja ATLAS-kokeessa LHC: ssä., Niiden mittaukset voisivat kertoa meille enemmän varhaisen maailmankaikkeuden olosuhteista ja ne voisivat jopa vihjata uusista, tuntemattomista fysiikan periaatteista.
kvarkkien yhteen kiinnittyvät hiukkaset ovat osuvasti nimeltään ”gluoneja.”Gluonit kantavat voimakasta voimaa, joka on yksi maailmankaikkeuden neljästä perusvoimasta, jotka ohjaavat sitä, miten hiukkaset vuorovaikuttavat ja käyttäytyvät. Vahva voima sitoo kvarkit hiukkasiksi, kuten protoneiksi, neutroneiksi ja atomiytimiksi.,
Kuten nimestäkin voi päätellä, vahva voima on vahvin—se on 100 kertaa vahvempi kuin sähkömagneettinen voima (joka sitoo elektronit atomeiksi), 10000 kertaa vahvempi kuin heikko voima (joka säätelee radioaktiivista hajoamista), ja sata miljoonaa miljoonaa miljoonaa miljoonaa miljoonaa miljoonaa (1039) kertaa vahvempi kuin painovoima (joka houkuttelee sinut Maan päällä ja Maan ja auringon).
mutta tämä suhde muuttuu, kun hiukkaset pumpataan täyteen energiaa. Aivan kuten todellinen liima menettää tahmeutta, kun ylikuumentunut, vahva voima kuljettaa gluonit heikkenee suuremmilla energioilla.,
”hiukkaset pelaavat kehittyvillä säännöillä”, sanoo Markus Wobisch Louisianan teknillisestä yliopistosta. ”Voimien voima ja niiden vaikutus subatomisessa maailmassa muuttuu hiukkasten energioiden kasvaessa. Tämä on olennainen parametri ymmärryksessämme Materiasta, mutta tiedemiehet eivät ole täysin tutkineet sitä suurilla energioilla.”
Kuvaavat yhteenkuuluvuutta vahva voima on yksi tärkeimmistä ainekset ymmärryksen muodostumista hiukkasia alkuräjähdyksen jälkeen ja voi jopa tarjota vinkkejä uusien fysiikan, kuten piilotettu ylimääräisiä ulottuvuuksia.,
”Ylimääräisiä ulottuvuuksia voisi auttaa selittämään, miksi perusoikeuksien voimat vaihtelevat huomattavasti voimaa”, sanoo Lee Sawyer, professori Louisiana Tech University. ”Esimerkiksi joitakin perustavaa voimia voi vain näyttävät heikko, koska he asuvat piilotettu ylimääräisiä ulottuvuuksia ja emme voi mitata niiden koko vahvuus. Jos voimakas voima on heikompaa tai vahvempaa kuin korkeilla energioilla, tämä kertoo meille, että universumin perusmallistamme puuttuu jotain.,”
tutkimalla korkean energian törmäyksiä valmistettu LHC, tutkimusryhmä Louisiana Tech University on kuvaavat, miten vahva voima vetää energinen kvarkit osaksi varatut hiukkaset. Haaste he kohtaavat on, että kvarkit ovat riehakas ja kapris ympäri sisällä hiukkasten ilmaisimet. Tämä atomia se sisältää satoja hiukkasia, usein johtuvat noin 20 protoni-protoni-törmäyksiä tapahtuu samanaikaisesti. Se jättää sotkuisen signaalin,joka tutkijoiden on sitten rekonstruoitava ja luokiteltava.,
Wobisch ja hänen kollegansa kehittänyt uuden menetelmän tutkia näitä riehakkaita ryhmiä kvarkkeja kutsutaan jets. Mittaamalla kulmat ja suuntaviivoja jets, hän ja hänen kollegansa ovat oppiminen tärkeää uutta tietoa siitä, mitä tapahtui aikana törmäykset—enemmän kuin mitä he voivat päätellä yksinkertaisella laskenta jets.
keskimääräinen lukumäärä jets valmistettu protoni-protoni-törmäyksiä suoraan vastaa vahvuus vahva voima LHC on energinen ympäristö.,
”Jos vahva voima on vahvempi kuin ennustettu, meidän pitäisi nähdä kasvu määrä protoni-protonien törmäyksiä, jotka tuottavat kolme suihkukoneita. Mutta jos vahva voima on itse asiassa heikompi kuin ennustettu, sitten odottaa nähdä suhteellisesti enemmän törmäyksiä, jotka tuottavat vain kaksi konetta. Näiden kahden mahdollisen lopputuloksen suhde on avain vahvan voiman ymmärtämiseen.”
sytytettyään LHC: n tutkijat kaksinkertaistivat energiatavoitteensa ja ovat nyt määrittäneet vahvan voiman vahvuuden jopa 1.,5 biljoonaa elektronivolttia, mikä on suurin piirtein maailmankaikkeuden jokaisen hiukkasen keskimääräinen energia heti alkuräjähdyksen jälkeen. Wobisch ja hänen tiiminsä toivovat tuplaavansa tämän numeron uudelleen useammalla datalla.
”toistaiseksi kaikki mittauksemme vahvistavat ennusteitamme”, Wobisch sanoo. ”Enemmän tietoa auttaa meitä katsomaan vahva voima jopa korkeammat energiat, antaa meille välähdyksen siitä, miten ensimmäinen hiukkasia muodostuu ja mikroskooppisen rakenteen aika-avaruuden.”