o mare parte din materia din univers este formată din particule minuscule numite quarci. În mod normal, este imposibil să vezi un quark pe cont propriu, deoarece acestea sunt întotdeauna legate strâns împreună în grupuri. Quarcurile se separă numai în condiții extreme, cum ar fi imediat după Big Bang sau în centrul stelelor sau în timpul coliziunilor de particule de mare energie generate în colizoarele de particule.
oamenii de știință de la Universitatea Louisiana Tech lucrează la un studiu al Quark-urilor și al forței care le leagă prin analizarea datelor din experimentul ATLAS de la LHC., Măsurătorile lor ne-ar putea spune mai multe despre condițiile Universului timpuriu și ar putea chiar să indice principii noi, nedescoperite ale fizicii.
particulele care se lipesc cuarci împreună sunt pe bună dreptate numit ” gluoni.”Gluonii poartă forța puternică, una dintre cele patru forțe fundamentale din univers care guvernează modul în care particulele interacționează și se comportă. Forța puternică leagă quarcii în particule precum protoni, neutroni și nuclee atomice.,
după Cum sugerează și numele, forța tare este cel mai puternic—e de 100 de ori mai puternică decât forța electromagnetică (care leagă electronii în atomi), de 10.000 de ori mai puternică decât forța slabă (care reglementează dezintegrare radioactivă), și o sută de milioane de milioane de milioane de milioane de milioane de milioane (1039) de ori mai puternică decât gravitația (care te atrage la Pământ și de la Pământ la soare).dar acest raport se schimbă atunci când particulele sunt pompate pline de energie. La fel cum lipiciul real își pierde aderența atunci când este supraîncălzit, forța puternică purtată de gluoni devine mai slabă la energii mai mari.,
„particulele joacă după un set de reguli în evoluție”, spune Markus Wobisch de la Universitatea Tehnică din Louisiana. „Puterea forțelor și influența lor în lumea subatomică se schimbă pe măsură ce energiile particulelor cresc. Acesta este un parametru fundamental în înțelegerea noastră a materiei, dar nu a fost pe deplin investigat de oamenii de știință la energii mari.caracterizarea coeziunii forței puternice este unul dintre ingredientele cheie pentru înțelegerea formării particulelor după Big Bang și ar putea oferi chiar indicii ale fizicii noi, cum ar fi dimensiunile suplimentare ascunse.,
„dimensiunile suplimentare ar putea explica de ce forțele fundamentale variază dramatic în forță”, spune Lee Sawyer, profesor la Universitatea Tehnică din Louisiana. „De exemplu, unele dintre forțele fundamentale ar putea părea slabe doar pentru că trăiesc în dimensiuni suplimentare ascunse și nu le putem măsura puterea deplină. Dacă forța puternică este mai slabă sau mai puternică decât se aștepta la energii înalte, acest lucru ne spune că lipsește ceva din modelul nostru de bază al universului.,”
prin studierea coliziunilor de mare energie produse de LHC, echipa de cercetare de la Universitatea Louisiana Tech caracterizează modul în care forța puternică trage quark-urile energetice în particule grevate. Provocarea cu care se confruntă este că quarcii sunt agitat și capere în interiorul detectoare de particule. Această serată subatomică implică sute de particule, care apar adesea din aproximativ 20 de coliziuni proton-proton care se întâmplă simultan. Lasă un semnal dezordonat, pe care oamenii de știință trebuie apoi să-l reconstruiască și să-l clasifice.,Wobisch și colegii săi au inovat o nouă metodă de a studia aceste grupuri de quarkuri numite jeturi. Prin măsurarea unghiurilor și orientărilor jeturilor, el și colegii săi învață informații noi importante despre ceea ce s—a întâmplat în timpul coliziunilor-mai mult decât ceea ce pot deduce prin simpla numărare a jeturilor.numărul mediu de jeturi produse de coliziunile proton-proton corespunde în mod direct forței forței puternice din mediul energetic al LHC.,
„dacă forța puternică este mai puternică decât a fost prevăzută, atunci ar trebui să vedem o creștere a numărului de coliziuni proton-protoni care generează trei jeturi. Dar dacă forța puternică este de fapt mai slabă decât s-a prezis, atunci ne-am aștepta să vedem relativ mai multe coliziuni care produc doar două jeturi. Raportul dintre aceste două rezultate posibile este cheia înțelegerii forței puternice.”
după pornirea LHC, oamenii de știință și-au dublat acoperirea energetică și au determinat acum puterea forței puternice până la 1.,5 trilioane de electronvolți, care reprezintă aproximativ energia medie a fiecărei particule din univers imediat după Big Bang. Wobisch și echipa sa speră să dubleze din nou acest număr cu mai multe date.
„până acum, toate măsurătorile noastre confirmă predicțiile noastre”, spune Wobisch. „Mai multe date ne vor ajuta să privim forța puternică la energii și mai mari, oferindu-ne o privire asupra modului în care s-au format primele particule și a structurii microscopice a spațiului-timp.”