Particulele Bizare Păstrează Zborul Din Gheața Antarcticii Și Ar Putea Sparge Fizica Modernă

{h1}

Există ceva pe care fizicienii nu l-au mai văzut niciodată și se ridică din fundul pământului. Oamenii de știință cred că este o particulă cu totul nouă.

În Antarctica vine ceva misterios și ar putea rupe fizica așa cum o știm.

Fizicienii nu știu exact ce este. Dar ei știu că este un fel de rază cosmică - o particulă cu energie mare, care își aruncă drumul prin spațiu, pe Pământ și din nou. Însă fizicienii cu particule știu despre - colectia de particule care formează ceea ce oamenii de știință numesc Modelul Standard (SM) al fizicii particulelor - nu ar trebui să poată face asta. Desigur, există neutrini cu consum redus de energie care pot străpunge kilometri și kilometri de rocă neafectată. Dar neutrinii cu energie mare, precum și alte particule cu energie mare, au „secțiuni transversale mari”. Asta înseamnă că aproape de fiecare dată se vor prăbuși cu ceva în curând după ce vor intra pe Pământ și nu o vor face niciodată din cealaltă parte.

Și totuși, începând cu martie 2016, cercetătorii s-au confundat cu privire la două evenimente din Antarctica în care razele cosmice au izbucnit de pe Pământ și au fost detectate de Antena Antantică Impulsivă Tranzitorie (ANITA) - o antenă purtată de baloane care se deplasa pe continentul de sud.

ANITA este concepută pentru a vâna razele cosmice din spațiul exterior, astfel că comunitatea neutrino cu energie mare zâmbea de emoție atunci când instrumentul a detectat particule care păreau să explodeze de pe Pământ în loc să mărească în jos din spațiu. Deoarece razele cosmice nu ar trebui să facă asta, oamenii de știință au început să se întrebe dacă aceste fascicule misterioase sunt făcute din particule niciodată văzute până acum.

De atunci, fizicienii au propus tot felul de explicații pentru aceste raze cosmice „în ascensiune ascendentă”, de la neutrinoii sterili (neutrozi care rareori se lovesc în materie) până la „distribuții atipice de materie întunecată în interiorul Pământului”, făcând referire la forma misterioasă a materiei care nu nu interacționezi cu lumina [Cele mai mari 18 mistere nesoluționate în fizică]

Toate explicațiile au fost interesante și au sugerat că ANITA ar fi putut detecta o particulă care nu este contabilizată în modelul standard. Dar niciuna dintre explicații nu a demonstrat concludent că ceva mai obișnuit nu ar fi putut provoca semnalul de la ANITA.

O nouă hârtie încărcată astăzi (26 septembrie) pe serverul de preimprimare arXiv modifică asta. În ea, o echipă de astrofizici de la Universitatea Penn State a arătat că au existat mai multe particule ascendente de mare energie decât cele detectate în timpul celor două evenimente ANITA. De trei ori, au scris, IceCube (un alt observator de neutrini mai mare din Antarctica) a detectat particule similare, deși nimeni nu a conectat încă acele evenimente la misterul de la ANITA. Și, combinând seturile de date IceCube și ANITA, cercetătorii din statul Penn au calculat că, indiferent de particule care izbucnesc de pe Pământ, are mult mai puțin de o șansă de 1 milion în 3,5 de a face parte din Modelul Standard. (În termeni tehnici, statistici, rezultatele lor aveau confidențe de 5,8 și 7,0 sigma, în funcție de calculele pe care le analizați.)

Spargerea fizicii

Derek Fox, autorul principal al noii lucrări, a declarat că a întâlnit pentru prima dată evenimentele ANITA din mai 2018, într-una dintre lucrările anterioare care încerca să le explice.

"Am fost ca," Ei bine, acest model nu are prea mult sens ", a spus Fox pentru WordsSideKick.com", dar rezultatul [ANITA] este foarte interesant, așa că am început să mă verific pe el. Am început să vorbesc cu vecinul meu de birou, Steinn Sigurdsson [cel de-al doilea autor al lucrării, care se află și la Penn State], dacă poate am putea obține niște explicații mai plauzibile decât lucrările care au fost publicate până în prezent. "

Fox, Sigurdsson și colegii lor au început să caute evenimente similare în datele colectate de alți detectori. Când au descoperit posibile evenimente ascendente în datele IceCube, a spus el, și-a dat seama că este posibil să fi dat peste ceva cu adevărat schimbător de joc pentru fizică. [5 Particule misterioase Lurking Underground]

Facilitatea de suprafață pentru experimentul IceCube, care se află sub aproape 1,6 km de gheață în Antarctica. IceCube sugerează că neutrinii fantomatiști nu există, dar un nou experiment spune că da.

Facilitatea de suprafață pentru experimentul IceCube, care se află sub aproape 1,6 km de gheață în Antarctica. IceCube sugerează că neutrinii fantomatiști nu există, dar un nou experiment spune că da.

"Asta m-a determinat cu adevărat să merg și să privesc evenimentele ANITA cu cea mai mare seriozitate", a spus el, adăugând ulterior: "Pentru asta trăiesc fizicienii. Spargerea modelelor, stabilirea de noi constrângeri [asupra realității], învățarea lucrurilor despre univers. nu știam ”.

Așa cum Știința Vivă a raportat anterior, experimenta, fizica de particule cu energie ridicată a fost oprită în ultimii câțiva ani. Când s-a finalizat în 27 de mile (27 de kilometri), 10 miliarde de dolari de colțiune mare de Hadron (LHC), la frontiera dintre Franța și Elveția, în 2009, oamenii de știință au crezut că va debloca misterele supersimetriei - clasa misterioasă, teoretică de particule pe care oamenii de știință o suspectează. ar putea exista în afara fizicii actuale, dar nu a detectat niciodată. Conform supersimetriei, fiecare particulă existentă în modelul standard are un partener supersimetric. Cercetătorii suspectează că acești parteneri există, deoarece masele de particule cunoscute sunt lipsite de forță - nu sunt simetrice între ele.

"Chiar dacă SM funcționează foarte bine în explicarea unei multitudini de fenomene, acesta are încă multe handicapuri", a spus Seyda Ipek, un fizician de particule la UC Irvine, care nu a fost implicat în cercetările actuale. "De exemplu, nu poate da în considerare existența materiei întunecate, [explicați ciudățile matematice în mase de neutrino] sau asimetria materiei-antimaterie a universului."

În schimb, LHC a confirmat bosonul Higgs, ultima parte nedetectată a modelului standard, în 2012. Și atunci a încetat să detecteze orice alt lucru atât de important sau interesant. Cercetătorii au început să se întrebe dacă vreun experiment de fizică existent ar putea detecta vreodată o particulă supersimetrică.

„Avem nevoie de idei noi”, a declarat pentru WordsSideKick.com în mai multe momente când Fox a devenit interesată de datele ANITA, Jessie Shelton, fizician teoretician la Universitatea din Illinois la Urbana-Champaign.

Acum, mai mulți oameni de știință care nu sunt implicați în lucrarea Penn State au declarat la WordsSideKick.com că oferă dovezi solide (dacă sunt incomplete) că ceva nou a ajuns cu adevărat.

"A fost clar de la început că dacă evenimentele anomale ANITA se datorează particulelor care s-au propagat prin mii de kilometri de Pământ, atunci aceste particule nu erau foarte probabil particule SM", a declarat Mauricio Bustamante, astrofizician la Institutul Niels Bohr la Universitatea din Copenhaga, care nu a fost autor pe noua lucrare.

"Lucrarea care a aparut astazi este primul calcul sistematic al cat de putin probabil este ca aceste evenimente s-au datorat neutrinilor SM", a adaugat el. „Rezultatul lor defavorizează puternic o explicație SM”.

"Cred că este foarte convingător", a declarat Bill Louis, un fizician neutrino la Laboratorul Național Los Alamos, care nu a fost implicat în lucrare și a urmărit cercetări cu privire la evenimentele ANITA de câteva luni.

Dacă o particulă model standard a creat aceste anomalii, acestea ar fi trebuit să fie neutrine. Cercetătorii știu că atât din cauza particulelor în care s-au descompus, cât și din cauza faptului că nicio altă particulă model standard nu ar avea chiar un fragment de șansă într-un milion de a o face pe Pământ.

Dar neutrinii acestei energii, a spus Louis, pur și simplu nu ar trebui să ajungă pe Pământ suficient de des pentru ca ANITA sau IceCube să detecteze. Nu este cum funcționează. Însă detectoarele de neutrini precum ANITA și IceCube nu detectează neutrinii direct. În schimb, ei detectează particulele în care neutrinii se descompun după ce s-au spart în atmosfera Pământului sau în gheața Antarctică. Există și alte evenimente care pot genera acele particule, declanșând detectoarele. Această lucrare sugerează cu tărie că acele evenimente trebuie să fi fost suprasimetrice, a spus Louis, deși a adăugat că sunt necesare mai multe date.

Fox și colegii săi au continuat să susțină că particulele sunt cel mai probabil un fel de particule teoretice supersimetrice numite „stau sleptons”. Dormitoarele Stau sunt versiuni supersimetrice ale unei particule cu model standard denumite tau lepton. „S” este pentru „supersimetric” (într-adevăr). [Sparticule către Neutrinos: Cele mai cool particule mici din univers]

Louis a spus că, în această etapă, consideră că nivelul de specific este "un pic de întindere".

Autorii prezintă un caz statistic puternic potrivit căruia nicio particulă convențională nu ar putea să circule pe Pământ în acest fel, a spus el, dar nu există încă suficiente date pentru a fi siguri. Și, cu siguranță, nu este suficient încât să își poată da seama definitiv ce particulă a făcut călătoria.

Fox nu a contestat asta.

"În calitate de observator, nu există nicio modalitate prin care să știu că acesta este un pasaj", a spus el. „Din perspectiva mea, mă străduiesc să încerc să descopăr lucruri noi despre univers, ajung la un fenomen cu adevărat bizar și apoi, împreună cu colegii mei, facem o mică căutare a literaturii pentru a vedea dacă cineva a crezut vreodată că acest lucru s-ar putea întâmpla. Și atunci dacă găsim lucrări în literatura de specialitate, inclusiv una de acum 14 ani, care prezice ceva la fel ca acest fenomen, atunci asta are o greutate foarte mare din partea mea. "

El și colegii săi au găsit un lung lanț de documente de la teoreticieni care au prezis că dormitorii stau ar putea apărea astfel în observatoarele neutrinoase. Și pentru că acele lucrări au fost scrise înainte de anomalia ANITA, a spus Fox, asta îi sugerează cu tărie că acești teoreticieni au fost pe ceva.

Dar rămâne multă incertitudine pe acest front, a spus el. În momentul de față, cercetătorii știu doar că, oricare ar fi această particulă, interacționează foarte slab cu alte particule sau, altfel, nu ar fi supraviețuit călătoriei prin masa densă a planetei.

Ce urmeaza

Fiecare fizician care a vorbit cu WordsSideKick.com a fost de acord că cercetătorii trebuie să strângă mai multe date pentru a verifica dacă ANITA și IceCube au suprasimetrie crăpată. Este posibil, a spus Fox, că, atunci când cercetătorii IceCube vor săpa în arhivele lor de date, vor găsi mai multe evenimente similare care au trecut anterior neobservate. Ambii Louis și Bustamante au spus că NASA ar trebui să ruleze mai multe zboruri ANITA pentru a vedea dacă apar alte particule similare ascendente.

„Pentru a fi siguri că aceste evenimente nu se datorează unor necunoscute - spunem, proprietăți nemarcate ale gheții Antarctice - am dori ca alte instrumente să detecteze și aceste tipuri de evenimente”, a spus Bustamante.

O echipă pregătește ANITA pentru zborul peste gheața Antarctică.

O echipă pregătește ANITA pentru zborul peste gheața Antarctică.

Pe termen lung, dacă aceste rezultate sunt confirmate și detaliile despre ceea ce le provoacă particule sunt blocate, mai mulți cercetători au spus că anomalia ANITA ar putea debloca și mai mult fizica nouă la LHC.

„Orice observație a unei particule care nu este SM ar fi un schimbător de joc, pentru că ne-ar spune ce cale ar trebui să luăm după SM”, a spus Ipek. "Tipul de particule [supersimetrice] despre care pretind că au produs semnalele dormitorilor sunt foarte greu de produs și de detectat la LHC."

"Deci, este foarte interesant dacă pot fi observate și prin alte tipuri de experimente. Desigur, dacă acest lucru este adevărat, atunci ne vom aștepta să se observe o scară de alte particule [supersimetrice] la LHC, care ar fi complementară testarea revendicărilor ".

Cu alte cuvinte, anomaliile ANITA ar putea oferi oamenilor de știință informațiile cheie necesare pentru a regla corect LHC pentru a debloca mai mult de supersimetrie. Aceste experimente ar putea chiar să ofere o explicație pentru materia întunecată.

În prezent, spuse Fox, îi este foame doar pentru mai multe date.

Publicat inițial pe WordsSideKick.com.






Descoperiri Științifice

Cercetare


Science News


Ce Este El Niño?
Ce Este El Niño?

Meditația Are Beneficii Pentru Sănătate?
Meditația Are Beneficii Pentru Sănătate?

O Pereche De Submarine Naufragiate, Din Timpul Celui De-Al Doilea Război Mondial, A Dispărut Din Mare În Apropierea Malaeziei
O Pereche De Submarine Naufragiate, Din Timpul Celui De-Al Doilea Război Mondial, A Dispărut Din Mare În Apropierea Malaeziei

Cash Stashed: Bancnota Rară Dinastiei Ming Găsită În Sculptura Chineză
Cash Stashed: Bancnota Rară Dinastiei Ming Găsită În Sculptura Chineză

Fapte Despre Șacali
Fapte Despre Șacali


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RO.WordsSideKick.com