Büyük Hadron Çarpıştırıcısında evrenin temel kuvvetlerini ortaya çıkarmada tarihi bir başarı

Rochester Üniversitesi’ndeki CMS İşbirliği ile çalışan araştırmacılar CERN’inParçacık fiziğinin Standart Modeline ilişkin anlayışımızı ilerleterek, elektrozayıf karışım açısının ölçülmesinde önemli ilerleme kaydettik.

Çalışmaları, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndaki deneyler gibi, daha sonra meydana gelenlere benzer koşulları araştıran deneylerle desteklenerek, evrenin temel kuvvetlerini açıklamaya yardımcı oluyor. büyük patlama.

Kozmik sırları ortaya çıkarın

Evrenin sırlarını çözme arayışında Rochester Üniversitesi’nden araştırmacılar, onlarca yıldır CERN olarak bilinen Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü ile uluslararası bir işbirliği içinde yer alıyorlar.

Özellikle CMS (Kompakt Muon Solenoid) işbirliği kapsamında CERN’deki kapsamlı katılımlarını temel alan Rochester ekibi – Ari Budek, George E. Buck – yakın zamanda çığır açan bir başarı. Başarıları, parçacık fiziğinin Standart Modelinin temel bir bileşeni olan elektrozayıf karışım açısının ölçülmesine odaklanıyor. Bu model, parçacıkların nasıl etkileşime girdiğini açıklıyor ve fizik ve astronomideki çok çeşitli olayları doğru bir şekilde tahmin ediyor.

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

the İçerik yönetim sisteminde işbirliği CMS İşbirliği, evrenin temel yasalarını daha iyi anlamak için dünyanın dört bir yanından parçacık fiziği topluluğunun üyelerini bir araya getiriyor. Bodek’e ek olarak, CMS İşbirliği projesindeki Rochester grubu, baş araştırmacılar fizik profesörü Regina DeMina ve fizik doçenti Aran Garcia Bellido’nun yanı sıra doktora sonrası araştırma görevlileri ve yüksek lisans 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, dünyanın en büyük parçacık fiziği laboratuvarıdır ve öncü keşifleri ve son teknoloji deneyleriyle tanınır.

Rochester araştırmacıları, CMS işbirliğinin bir parçası olarak CERN’de uzun bir çalışma geçmişine sahiptir; buna önemli roller oynamak da dahildir… 2012’de 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 kuvvetlerin dağıtılması

19. yüzyılda bilim adamları farklı elektrik ve manyetizma kuvvetlerinin birbirine bağlı olduğunu keşfettiler: Değişen bir elektrik alanı manyetik alan üretir ve bunun tersi de geçerlidir. Bu keşif, ışığı bir dalga olarak tanımlayan ve optikteki birçok olguyu açıklayan, ayrıca elektrik ve manyetik alanların nasıl etkileşime girdiğini açıklayan elektromanyetizmanın temelini oluşturdu.

Bu anlayışa dayanarak, 1960’lı yıllarda fizikçiler elektromanyetizmanın başka bir kuvvetle, zayıf kuvvetle ilişkili olduğunu keşfettiler. Zayıf kuvvet atom çekirdeğinde faaliyet gösterir ve radyoaktif bozunma ve Güneş’teki enerji üretiminin yakıtlanması 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.

Elektrozayıf etkileşimdeki gelişmeler

CMS ekibi yakın zamanda CERN’in Büyük Hadron Çarpıştırıcısındaki milyarlarca proton çarpışmasını analiz ederek bu teorinin şimdiye kadarki en hassas ölçümlerinden birini gerçekleştirdi. 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.”

CMS İşbirliği, Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü’nün (CERN) Büyük Hadron Çarpıştırıcısındaki Kompakt Müon Solenoidi (CMS) deneyinden sorumlu uluslararası bir bilimsel işbirliğidir. İşbirliği, 200’den fazla kurum ve 50 ülkeden 4.000’den fazla bilim insanını bir araya getiriyor ve 2012’deki meşhur Higgs bozonunun keşfi de dahil olmak üzere parçacıkları ve temel kuvvetleri keşfederek yüksek enerji fiziği alanında araştırmalar yürütüyor.