Tas izklausās kā ļoti sliktas fizikas mīklas sākums: es esmu daļiņa, kuras patiesībā nav; Es pazudu, pirms mani pat nevar atklāt, bet mani var redzēt. Es pārtraucu jūsu izpratni par fiziku, bet nepārvērtu savas zināšanas. Kas es esmu?
Tas ir odderons, daļiņa, kas ir pat dīvaināka, nekā norāda nosaukums, un tas, iespējams, nesen tika atklāts spēcīgākajā atomu iznīcinātājā Large Hadron Collider, kur daļiņas tiek tuvinātas gaismas ātrumā aptuveni 17 jūdžu garumā. 27 kilometri) gredzens netālu no Ženēvas, Šveicē.
Tas ir vienkārši sarežģīti
Pirmkārt, odderons patiesībā nav daļiņa. Tas, ko mēs domājam par daļiņām, parasti ir ļoti stabils: elektroni, protoni, kvarki, neitrīni un tā tālāk. Jūs varat turēt tos ķekars rokā un nēsāt tos sev apkārt. Heck, tava roka ir burtiski izgatavota no viņiem. Un jūsu roka tuvākajā laikā nepazūd plānā gaisā, tāpēc droši vien varam droši pieņemt, ka tās pamatdaļiņas atrodas ilgtermiņā.
Ir arī citas daļiņas, kas ilgi nenotiek, bet kuras joprojām sauc par daļiņām. Neskatoties uz īso dzīves ilgumu, tie joprojām ir daļiņas. Viņi ir brīvi, neatkarīgi un spēj dzīvot paši, atsevišķi no jebkādas mijiedarbības - tie ir īstas daļiņas iezīmes.
Un tad ir tā saucamā kvazdaļiņa, kas ir tikai par vienu soli augstāka par to, ka tā nemaz nav daļiņa. Kvazdaļiņas nav precīzi daļiņas, bet arī tās nav īsti izdomājums. Tas ir vienkārši… sarežģīti.
Tāpat kā, burtiski sarežģīts. Īpaši sarežģīta ir daļiņu mijiedarbība ar lielu ātrumu. Kad divi protoni sagrauj viens otru gandrīz ar gaismas ātrumu, tas nav kā divas biljarda bumbiņas, kas saplaisā kopā. Tas ir vairāk kā divi medūzu burbuļi, kas pātagojas viens otram, liekot iekšām pagriezties uz āru un visu pārkārtot, pirms viņi atgriežas medūzu ceļā.
Sajūta kvazi
Visā šajā sarežģītajā nekārtībā dažreiz parādās dīvaini paraugi. Atsevišķas acs mirklī parādās un iznāk no eksistences acs acīs, un tām sekos tikai vēl viena lidojoša daļiņa - un vēl viena. Dažreiz šie daļiņu uzliesmojumi parādās noteiktā secībā vai shēmā. Dažreiz tas nav pat daļiņu uzliesmojums, bet tikai vibrācijas sadursmes maisījuma zupā - vibrācijas, kas liecina par pārejošu daļiņu klātbūtni.
Tieši šeit fiziķi saskaras ar matemātisku dilemmu. Viņi var vai nu mēģināt pilnībā aprakstīt visu sarežģīto jucekli, kas izraisa šos mirdzošos modeļus, vai arī viņi var izlikties - tikai ērtības labad - ka šie paraugi ir "daļiņas" paši par sevi, bet ar nepāra īpašībām, piemēram, negatīvām masām un griezieni, kas mainās ar laiku.
Fiziķi izvēlas pēdējo variantu, un tādējādi rodas kvazikamera. Kvazdaļiņas ir īsas, dzirkstošas struktūras vai enerģijas virpuļi, kas parādās lielas enerģijas daļiņu sadursmes laikā. Bet, tā kā šīs situācijas matemātiskai aprakstam nepieciešams daudz spēka, fiziķi veic dažus īsceļus un izliekas, ka šie modeļi ir viņu pašu daļiņas. Tas tiek darīts tikai tāpēc, lai matemātiku būtu vieglāk apstrādāt. Tātad, kvazipartikulāri izturas kā pret daļiņām, kaut arī to patiesībā nav.
Tas ir tāpat kā izlikties, ka tēvoča joki patiesībā ir smieklīgi. Viņš ir mīlīgs tikai ērtības labad.
Vakara izredzes
Viens īpašs kvazdaļiņu veids tiek saukts par odderonu, kas, domājams, pastāvēja 70. gados. Tiek uzskatīts, ka tas parādās, kad protonu un antiprotonu sadursmju laikā nepāra skaits kvarku - teensy daļiņas, kas ir matērijas sastāvdaļa - īsi mirgo un eksistē. Ja šajā sagraušanas scenārijā ir odderoni, daļiņu sadursmju ar sevi un ar tām esošajām daļiņām šķērsgriezumos (fizikas žargonā, cik viegli viena daļiņa sit pret otru) būs neliela atšķirība.
Tātad, ja, piemēram, salaidīsim ķekars protonu, mēs varam aprēķināt šīs mijiedarbības šķērsgriezumu. Tad mēs varam atkārtot šo vingrinājumu protonu un antipronu sadursmēm. Pasaulē bez odderoniem šiem diviem šķērsgriezumiem vajadzētu būt identiskiem. Bet odderoni maina attēlu - šie īsie paraugi, kurus mēs saucam par odderoniem, daļiņu un daļiņu starpā parādās labvēlīgāk nekā sadursmes ar daļiņām un daļiņām, kas nedaudz mainīs šķērsgriezumu.
Problēma ir tā, ka tiek prognozēts, ka šī atšķirība būs ļoti, ļoti maza, tāpēc, pirms jūs varētu pieprasīt atklāšanu, jums būs nepieciešams ļoti daudz notikumu vai sadursmju.
Ja tikai mums būtu milzu daļiņu sadursme, kas regulāri sagrautu protonus un antiprotonus un darītu to ar tik lielu enerģiju un tik bieži, ka mēs varētu iegūt ticamu statistiku. Ak, pareizi: mēs darām, Lielais hadronu sadursme.
Nesenā rakstā, kas publicēts 26. martā par pirmsdrukas servera arXiv, TOTEM sadarbība (augstas enerģijas fizikas jautrajos žargonu akronīmos TOTEM apzīmē "TOTal šķērsgriezums, elastīgās izkliedes un difrakcijas disociācijas mērīšana LHC") būtiskas atšķirības starp protonu šķērsgriezumiem, kas sagrauj citus protonus, salīdzinot ar protoniem, kas iespīlē antiprotonos. Un vienīgais veids, kā izskaidrot atšķirību, ir atjaunot šo gadu desmitiem iepriekšējo ideju par odderonu. Varētu būt arī citi datu skaidrojumi (citiem vārdiem sakot, citas eksotisko daļiņu formas), bet odderoni, lai cik nepāra, kā šķiet, ir vislabākais kandidāts.
Vai TOTEM atklāja kaut ko jaunu un bailīgu par Visumu? Noteikti. Vai TOTEM atklāja pavisam jaunu daļiņu? Nē, jo odderoni ir kvazdaļiņas, nevis pašas par sevi daļiņas. Vai tas joprojām palīdz mums iziet no zināmās fizikas robežām? Noteikti. Vai tas pārkāpj zināmo fiziku? Nē, jo tika prognozēts, ka odderoni eksistēs mūsu pašreizējās izpratnes ietvaros.
Vai tas viss jums šķiet mazliet savādi?
Pols M. Sutters ir astrofiziķis plkst Ohaio štata universitāte, Jautājiet kosmosa darbiniekam un Kosmosa radio, un autors Tava vieta Visumā.
