Tuhaf Fizik: Neden Parçacıkların Lezzetleri Var?

{h1}

Fizikçiler, temel parçacıkların neden farklı lezzetlere sahip olduklarına ve aralarında geçiş yapabileceklerine şaşırırlar. Yeni yoğunluk sınır deneyleri bu soruları cevaplamayı umuyor.

Bu düzenli dizide, WordsSideKick.com, evrenimizin en çılgın, tuhaf bölümlerini, kuantum garipliklerinden gizli boyutlara kadar araştırıyor.

Maddenin yapı taşları - temel parçacıklar - aşina olduğumuz atomları oluşturan temel birkaçdan daha fazla çeşniden gelir.

Lezzet, bilim adamlarının aynı tipteki partikülün farklı versiyonlarına verdiği isimdir. Örneğin, kuarklar (atomların içindeki protonları ve nötronları oluşturan) altı aromaya sahiptir: yukarı, aşağı, üst, alt, tuhaf ve çekicilik. Elektronları içeren bir kategori olan leptonlar olarak adlandırılan parçacıklar da, her biri farklı bir kütleye sahip altı çeşniden oluşur.

Fakat fizikçiler, aromalarının neden var olduğu ve neden her bir aroma farklı özelliklere sahip oldukları konusunda şaşkınlık gösteriyor.

"Bu lezzet problemi olarak bilinir," diyor Joanne Hewett, Calif'in Menlo Park'taki SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı'nda teorik fizikçi. "Neden bu kadar çok lezzet var? Neden altı tip kuark ve altı tip leptonumuz var? ve neden yaptıkları farklı kitlelere sahipler? Bir ipucumuz yok. ” [Grafik: Doğanın En Küçük Parçacıkları Açıkladı]

Değişen lezzet

Parçacık fiziğinin garip dünyasında, kuarkların ve leptonların çeşitli tatları, kütle, yük ve spin de dahil olmak üzere bireysel özellikleriyle ayırt edilir.

Örneğin, tüm kuarklar aynı spin'e (1/2) sahiptir ve üçü (yukarı, çekicilik ve üst) 2/3, diğer üçü (aşağı, garip ve alt) eksi 1/3 oranında şarj olur. Her birinin kendine özgü bir kütlesi vardır.

Yabancı bile, parçacıkların bir lezzetden diğerine geçebilmeleridir. Örneğin, aşağı kuarklar kolayca kuarklara dönüşebilir ve cazibe kuarkları tuhaf kuarklara dönüşebilir, vb. Bazı geçişler diğerlerinden daha yaygın olsa da, teoride, kuarkın çoğu tadı diğer lezzetlere dönüşebilir.

SLAC'da bir başka parçacık fizikçisi olan Michael Peskin “Bir kuarkın içinde ne olduğunu bilmiyoruz” dedi. "İçsel yapının bu geçişleri zor veya kolay hale getiren benzerliği veya farklılığı olduğunu düşünüyoruz."

İşte Standart Modelin ve sorumlu olduğu küçük parçacıkların bir dökümü.

İşte Standart Modelin ve sorumlu olduğu küçük parçacıkların bir dökümü.

Kredi: Karl Tate, WordsSideKick.com Infographic Sanatçısı

Parçacıklar birçok aromaya dönüşürken, evrenimiz tercihen sadece birkaçından oluşur.

Karbon, oksijen ve hidrojen gibi periyodik tablodaki elementler proton, nötron ve elektronlardan oluşur. Protonlar ve nötronlar, sırayla, sadece yukarı ve aşağı kuarkları içerir; üst ve alt, cazibe ve garip kuarklar bulunacak kadar nare.

Aynı leptonlar için de geçerli: Elektronlar bol miktarda bulunurken, muons ve taus gibi diğer tatların birçoğu doğada nadiren bulunur.

"Onlar evrenin bir saniyesinin çok erken fraksiyonlarında var olmuşlar ve sonra da çürümüşlerdi," diye yazdı Hewett WordsSideKick.com'a, nadir parçacık tatlarına atıfta bulundu. "Gündelik hayatta gerçekten var değiller."

Diğer gizemler

Lezzetin kökenini araştırmanın yanı sıra, bu konuları inceleyen fizikçiler de maddenin tuhaf ikizleri, antimadeni gibi ilgili gizemleri öğrenmeyi umuyorlar. Her parçacığın, aynı kütleye sahip bir antimadde partneri olduğu düşünülüyor, ama bunun tersi de.

Ancak fizikçiler, evrende var olandan çok daha fazla antimadde olması gerektiğini düşünürler ve lezzet fiziği, antimaddenin bu "kaybını" açıklamaya yardımcı olabilir.

Hewett, “Evrendeki evrendeki bir asimetri meselesi, evrenin maddeden çıktığı ve bugün gözlemlenen hiçbir antimadde bulunmadığı için, ama Big Bang'da madde ve antimadde eşit miktarlarda yaratıldı” dedi. "Yani tüm antimadde ne oldu? Bunun lezzet fiziği ile ilgili olduğunu düşünüyoruz."

Bir parçacık ve onun antimadde partneri buluştuğunda, birbirlerini saf enerji haline getirmek için yok ederler. Evrenin başlangıcında yaratılan madde ve antimadde parçacıklarının çoğunun birbirini yok ettiği düşünüldüğünde, bugün gördüğümüz yıldızlar ve galaksiler haline gelen az miktarda madde bıraktık.

Fizikçiler, maddenin antimadde ile kıyaslanma biçimindeki farklılıkların çürümenin neden daha uzun sürdüğünü ve bu yüzden hayatta kaldığını açıklayabilir. Araştırmacılar madde ve antimadde bozunma oranlarında bazı asimetrileri gözlemlemişlerdir, ancak bunlar tek başına, evreni gördüğümüz gibi açıklamak için yeterli değildir.

Peskin, "Bu asimetrilerle bir fark elde edersiniz, ancak ihtiyacınız olandan milyarlarca kat daha küçük." Dedi. "Henüz kanıtları görmediğimiz bazı yeni denklemler olmalıydı ki bu da farklı madde-antimadeni asimetrilerini de öngörüyordu."

Bilim adamları, parçacıkların tuhaf lezzet davranışlarını inceleyerek, Big Bang'den sonra maddenin devamlılığını açıklamaya daha fazla gidebilirler.

Yoğunluk sınırı

Araştırmacıların partikül aromasının alt kısmına ulaşma umudu, “yoğunluk sınırı” denen şeyin üstesinden gelmek için önerilen yeni bir deneyde yatar.

Bu deneylerde, araştırmacılar parçacıkların bir çeşniden diğerine geçişini gözlemlemek isterler, ve sadece aşağıdan yukarıya bir kuarka doğru bir kuark gibi geçişler değil, bir alt kuarkın çekiciliğe dönüşmesi gibi daha egzotik switcherooslar gibi. kuark.

Ancak bunu yapmak için bilim adamları, parçacık hızlandırıcılarında üretilen parçacıkların yoğunluğunu veya sayısını arttırmalıdır.

Batavia'daki Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı'ndan partikül fizikçisi Robert Tschirhart, “Nadir fenomenleri arıyoruz, bu yüzden gözlemlemek için pek çok şey yaptık” dedi. Çok fazla piyango bileti almalısın. "

Tschirhart, Nadir lezzet geçişleri için son derece yüksek yoğunluklu bir parçacık hızlandırıcıyı inşa etmek için bir Fermilab planı olan Project X için lider bilim adamıdır.

LHCb takımı, deneylerinin önünde, Cenevre'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda LHCb detecor durur.

LHCb takımı, deneylerinin önünde, Cenevre'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda LHCb detecor durur.

Kredi: CERN / Maximilien Brice, Rachel Barbier

"Çok yüksek bir nötinojen akışı ve çok yüksek tutam K mezonları akıtacak, ki bunlar tuhaf kuarkları olan dengesiz parçacıklar, ve çok yüksek mukavemetli, istikrarsız parçacıklar olan normal elektronların kuzenleri," Tschirhart dedim. "ABD'deki en büyük hızlandırıcı projesi olurdu, parçacık fiziği için en yüksek yoğunluklu parçacık hızlandırıcı olurdu."

İtalya ve Japonya'da lezzet fiziği için yeni yüksek tesisler inşa etmek için diğer girişimler devam ediyor.

Dahası, dünyanın en büyük parçacık hızlandırıcısı olan İsviçre'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı, farklı aromalı kuarklar içeren b mezonları olarak adlandırılan bazı nadir parçacıklar çürümesine yönelik LHCb denen bir deneye sahiptir.

Ekstra boyutlar

Bilim adamları genellikle parçacıkların tadını aldıkları yere yığılmış olsa da, bir teori büyüleyici ve tuhaf bir çözüm önermektedir.

Parçacık lezzetleri, evrenin uzayın üç boyutunun ötesinde ve alıştığımız zamanın ötesinde fazladan, gizli bir boyutunun bir belirtisi olabilir. Çarpık boyutlar olarak adlandırılan bu kavram, fizikçiler Lisa Randall ve Raman Sundrum tarafından öncülük edildi.

Tschirhart, "Belki bu farklı lezzetler, komik bir şekilde, uzayın ve zamanın farklı boyutlarıdır." Dedi. "Belki de sadece bir çeşit kuark ve gördüğümüz bu farklı lezzetler var - garip, çekicilik, üst, alt - bunlar uzay ve zamanın farklı geometrik özellikleridir."

Bizim kafalarımızla bağlantıyı kazıyanlar için, Tschirhart bize Einstein'ın kendisinin genel görelilik kuramını hazırladığı zamanın uzam ve zamanla yakından bağlantılı olduğunu gösterdiğini hatırlatır. Teoriye göre, kütlenin çekici kuvveti olan yerçekimi, gerçekten uzay-zamanın bir eğriliğidir.

Altı farklı kuarkın altı farklı kütleye sahip olduğunu görüyoruz, ama belki de aynı kütleye sahipler, ancak ekstra boyutta farklı noktalarda yer alıyorlar ve farklı görünmelerine neden oluyorlar.

Teori fevkalade gelse de, belirli parçacıkların nasıl bozulduğu ve tatlar arasında nasıl geçiş yaptığı hakkında bazı somut tahminler yapar. Araştırmacılar, yoğunluk sınırını zorlayan yeni deneylerin, bu bozulmaların bazılarını ölçebileceğini ve bu ve diğer teorileri muhtemelen doğrulayabileceğini veya geçersiz kılabileceğini umuyorlar.

Hewett, "Şu anda önümüzde sahip olduğumuz deneylerin, bu soruları cevaplama açısından en büyük adımları atma şansına sahip olduğumu hissediyorum." Dedi. "Yoğunluktaki sınır deneyleri, şimdi onları yanıtlama şansına sahip oldukları yoğunluk seviyelerine ulaşıyor."

WordsSideKick.com kıdemli yazar Clara Moskowitz'i Twitter @ClaraMoskowitz'den takip edebilirsiniz. Daha fazla bilim haberleri için Twitter'da WordsSideKick.com'ı takip edin @wordssidekick.


Video Takviyesi: .




Araştırma


En Büyük Gizemler: Neden Geçici Hayvanlar Var?
En Büyük Gizemler: Neden Geçici Hayvanlar Var?

Kakao Hattı: Çikolata Güvenli Şekillendiriyor Mu?
Kakao Hattı: Çikolata Güvenli Şekillendiriyor Mu?

Bilim Haberleri


Çocuklar Için Fitness Izleyici Pazarı Hit
Çocuklar Için Fitness Izleyici Pazarı Hit

Batı Antarktika Buz Tabakasının Felaket Çöküşü Başlıyor
Batı Antarktika Buz Tabakasının Felaket Çöküşü Başlıyor

Kolomb Yeni Dünyayı Keşfeddi… Peki Neden Amerika Amerika'Dan Sonra Adı Değil?
Kolomb Yeni Dünyayı Keşfeddi… Peki Neden Amerika Amerika'Dan Sonra Adı Değil?

Yeni Kapanmamış Yunan Kenti 'Trojan Savaşı' Mahkumlarının Efsanevi Evi Olabilir
Yeni Kapanmamış Yunan Kenti 'Trojan Savaşı' Mahkumlarının Efsanevi Evi Olabilir

En Bilinen 10 Hastalık
En Bilinen 10 Hastalık


TR.WordsSideKick.com
Her Hakkı Saklıdır!
Herhangi Bir Malzemenin Çoğaltılabilir Sadece Siteye Aktif Linki Prostanovkoy TR.WordsSideKick.com

© 2005–2019 TR.WordsSideKick.com