Siūlomas kvirkovo modelis - naujos elementariosios dalelės su neįprastais elgesiu • Igoris Ivanovas • Mokslinės naujienos apie "Elementus" • Fizika, LHC

Siūlomas modelis – naujos elementariosios dalelės su neįprastais elgesiu.

Pav. 1. Jei bandysite suskaidyti įprastą kvarkinės-antiquark porą į dvi atskiras daleles, glejoninė juosta ištempta tarp jų. Jei stygas tampa per ilgas, jis sulaužomas, o plyšio metu susidaro naujos kvarkinės-antiquark poros. Pav. naujienų autorius

Jei gamtoje yra tam tikras naujas jėgos laukas ir sunkiosios dalelės, kurios ją supras, tai tam tikromis aplinkybėmis jos gali sudaryti makroskopines galios stygas, kurias galima matyti Didžiojo Hadrono Collider'yje (LHC).

Prieš prasidedant Didžiojo Hadrono kolektoriui (jis bus užsakytas 2008 m. Vasaros pabaigoje, tačiau rimta jo tyrimo programa prasidės tik 2009 m.), Elementariųjų dalelių fizika nėra įprasta situacija. Viena vertus, visais atliktais eksperimentais standartinis modelis dirbo itin gerai. Kita vertus, fizikai aiškiai supranta, kad tai negali būti galutinė teorija. Turbūt būtinai turi būti gilesnė, labiau įkūnijanti mūsų pasaulio struktūros įvaizdis, o standartinis modelis yra tik apytikris šio paveikslėlio "projekcija" į šiuo metu žinomas daleles.

Ką tai bus giliau teorijai, fizikai dar nežino. Kadangi nėra tiesioginių eksperimentų duomenų, kruopštus teoretikas turi daug vietos, kad būtų galima sukurti įvairias "papildinius" per standartinį modelį. Kuris iš jų yra susijęs su realybe, o kuris ne, parodys eksperimentas, tačiau iki šiol fizikai bando "išbandyti" įvairias galimybes. Santykiai kalbant, fizikai nori žinoti visų tipų teorijoskurie yra vienas ar du loginiai žingsniai, viena ar dvi prielaidos iš standartinio modelio.

Viena iš šių teorijų buvo sukurta neseniai išleistame "arXiv preprint": 0805.4642. Šio straipsnio autoriai pasiūlė modelį su naujomis hipotetinėmis dalimis, vadinamosis. queers (priesaikos), kuris, kaip paaiškėjo, eksperimento požiūriu turėtų turėti puikių savybių.

Žodis "priespauda"Autoriai pasirinko dėl" garsų žaidimo " apie ir ir. Nepatogūs elgesys yra panašus į kvarkus (ir anglų kalba žodis "kvarkasIšreikštas kaip [kwork]), kaip bus paaiškinta toliau, vietoj stipraus (stronga) jų sąveika yra susijusi "string" (stringa) sąveika.

Šio darbo autorių idėja yra paprastas ir pagrįstas dviem prielaidomis.

1) Leiskite būti tam tikros rūšies nauja galia, naujo tipo sąveika, išdėstyta kaip stipri sąveika tarp kvarkų protono viduje. Remiantis moksliniu požiūriu, daroma prielaida, kad tai yra naujos matuoklio sąveika su neskaldoma neabelezine simetrija.* Iki šiol niekas nepastebėjo šios jėgos tik todėl, kad mums žinomos dalelės yra "abejingos" (panašiai kaip neutrinai "yra abejingi" elektriniams ir magnetiniams laukams).

2) tegul egzistuoja naujos sunkiosios dalelės (tai nuostabus), kurie jaučia šią jėgą. Šių dalelių masė yra 1 TeV, todėl jie gali gimti LHC, bet negalėjo būti gimę ankstesniuose eksperimentuose dėl nepakankamo susidūrimo energijos.

Paprastai ši idėja nėra nauja. Pats pirmas leidinys, kuris aptarė bendradarbiavimo galimybes su nauju gimdymo per makroskopinių atstumais, yra, matyt, straipsnis Levo Borisovič okun 'Teton ", kuris buvo paskelbtas 1980 m laiške Zh, t. 31, p. 156. Tačiau Apibūdinami tik tokio modelio labiausiai paplitę bruožai, o čia aptariamame darbe (tinkamai kalbant apie L. B.Perch) detaliai aptariamas šio modelio dinamika ir galimi jos apraiška eksperimente.

Kyla klausimas: kaip tokie asmenys pasireikš LHC? Pasirodo, kad jutiklyje jie pasirodys gana neįprastų pėdsakų, o straipsnis skirtas šioms galimybėmis.

Tačiau prieš pradėdamas įpročius, bus naudinga priminti, kaip elgiasi įprasti paprastieji kvarkai, kurie sėdi protono viduje. Kvarkai traukia vienas kitą dėl stipraus sąveikos, kuri užtikrina gliuono lauką. Šis gluoninis laukas turi daugybę neįprastų savybių, o labiausiai iš jų yra gimdymas ("Kvarkų užfiksavimas").

Girtavimas yra reiškinys, kuris neleidžia vienam kvarkui ištrūkti iš savo bičiulių aplinkos ir egzistuoti savarankiškai. Kuo greičiau traukiamosios jėgos pradėti vieną varškės protonų (arba ruožas varškės antikvarku poros, kaip parodyta 1 pav.), Gliuonas laukas yra pertvarkyti stygų galios, kuris pažodžiui ištemptas tarp varškės forma. (Įspėjimas: Čia aprašyti Gliuonas be neturėtų būti painiojama su superstrings ar kosminių stygų!) Jei jėga tempimo kvarkų yra mažas, eilutė nugali ją ir grįžta į kvarkų vietoje.Jei stiprioji jėga yra didelė, tada glejoninė grandinė tampa nestabili ir sugenda, o naujos kvarkinės-antiquarko poros gimsta pertvaros taške. Šie kvarkai greitai sugrupuojami į mezonas, o mesonai jau gali nutolti vienas nuo kito bet kuriuo atstumu.

Pav. 2 Poreikis hipotetinės quirk-antikirkova pora jų atskyrimo metu. Tarp jų taip pat ištraukiama galios eilutė, tačiau ją negalima sugadinti, nes priespaudos yra per sunkios. Dėl to stringa gali išaugti iki makroskopinio dydžio. Pav. naujienų autorius

Svarbiausias dalykas: paprastųjų kvarkų masė yra maža, taigi net truputį ištempta styginė turi pakankamai energijos, kad gamintų kvarco-antiquark poras. Štai kodėl gliuoninė virvelė negali tapti pernelyg ilga – energetiniu požiūriu tai yra naudingiau, jei jis sugenda į keletą dalių, nei eiti toli nuo vieno kvarko į kitą.

Dabar mes kreipiamės į naujas hipotetines daleles – karalienes. Jiems daugelis iš pirmiau minėtų dalykų yra tiesa. Naujoji sąveika taip pat turi turėti gimdymą (tai išplaukia iš neabelezinės teorijos prigimties), o jei tam tikrame kietajame procese gimė ir pradėjo skleisti antivirusinę priespaudą, tarp jų tęsiasi ir galios eilutė, nors ir ne gluoninė juosta, bet susidedanti iš naujo jėgos lauko. .

Ir čia atsiranda svarbus skirtumas tarp kvarkų: dėl didelio kvapų masės stygos negalima pertraukti (žr. 2 pav.). Virvelės sulaužymas gali atsirasti tik su įprastos prieš vėžio poros susidarymą, tačiau jo formavimui labai mažą tūrią reikia kaupti labai didelę energiją. Styga su silpna įtampa, net ir labai ilgai, negali tai padaryti.

Eksperimento požiūriu atsiranda keletas labai įdomių galimybių, priklausančių nuo stygos įtempimo jėgos (tai laisvas teorijos parametras, apie kurį mes nežinome iš anksto, todėl mes galime laisvai analizuoti įvairias bylas).

Pav. 3 Išskleisk nuo kobarka-antikirkovo pora (parodyta raudonai) detektoriuje. Mėlyna parodytos yra įprastos dalelės, taip pat gimę kietajame susidūrime. Pav. iš aptariamo straipsnio arXiv: 0805.4642

Jei styginių įtempimas yra labai silpnas, jis gali tęstis makroskopinis ilgis Tai pasidarys nuostabus objektas – dvi sunkios stabdančios elementariosios dalelės, susietos su nesunaikinamu jėgos siūlu centimetrais, metrais, kilometrais! Paprastoji medžiaga visai nejaučia šios galios sriegio, o jos buvimas detektoriuje gali būti matomas tik tuo būdu, kai kvailys ir antivirusai sukasi aplink viena kitą. Pav.3 parodytos tipinės šių dalelių trajektorijos magnetinės juostos detektoriuje metrų ar centimetrų ilgio.

Jei styginių įtempimas yra vidutiniškai stiprus (tačiau vis tiek nėra pakankamai stiprus, kad sulaužytų), tada jo matmenys bus mezoskopinis – tai yra daug didesnis nei pačių dalelių dydis, bet daug mažesnis negu detektorių erdvinė raiška (pavyzdžiui, mikrono tvarka). Tada "quirk-antikirk" pora atrodys stabili dalelė detektoriuje, tačiau jos masė nuo kiekvieno atvejo labai skirsis.

Tokio tipo dalelių fizikai niekada nebuvo patenkinti eksperimente (nors prieš metus buvo teoriškai jau pasiūlyti kažką panašaus – vadinamosios ne-dalelės). Straipsnio autoriai pabrėžia, kad duomenų tvarkymo metodai, kurie turėtų būti naudojami LHC, nėra "pritaikytos" prie tokių galimybių ir gali "praleisti" tokius neįprastus objektus.

Baigdamas reikėtų pabrėžti, kad daugumai fizikų ši ir kitos panašios teorijos, žinoma, yra labai egzotiškos ir mažai tikėtina. Tačiau jų vystymuisi tenka tam tikra nauda: jie padeda suprasti, kokiomis kryptimis iš esmės leidžiama perkelti teoretikus ir kokias pasekmes jie laukia. Patirtis, įgyta nagrinėjant tokias neįdomias teorines konstrukcijas, gali būti naudinga kuriant gilų fizinį pasaulio vaizdą, kuris pakeis standartinį modelį.

Šaltinis: Junhai Kang, Markus A. Luty. Makroskopinės stygos ir "gudrybės" prie "Colliders" // Preprint arXiv: 0805.4642 (2008 m. Gegužės 29 d.).

Igoris Ivanovas


* Trumpas paaiškinimas apie neabelų kalibro teorijas. Dalelių sąveika yra glaudžiai susijusi su simetrijos samprata. Elektromagnetinės, stiprios ir silpnos sąveikos nėra postuluojamos atskirai nuo dalelių, tačiau atrodo, kad jie atsiranda dėl reikalavimo simetrijos teorijos dėl vidinių transformacijų (ty pokyčių, nesusijusių su judėjimu realioje erdvėje). Tokiu būdu vykstanti sąveika vadinama matuokliu. Matematikos kalba simetrija aprašoma naudojant transformacijos grupes (žr. Grupės teorija – tobulumo mokslas). Yra dvi didelės klasės grupės – abelų ir neabeleinų. Abelio grupėse dviejų nuoseklių transformacijų rezultatas nepriklauso nuo to, kaip jie vykdomi, bet neabeleziečių grupėse jis priklauso.Kitaip tariant, neabeleziečių grupėje įvairios transformacijos "trukdo" tarpusavyje.
Todėl, jei sąveikos teorija yra pagrįsta neabeletinių kalibro grupe, tada skirtingi jėgos laukų kvadratai "interfere" tarpusavyje, sąveikauja vienas su kitu. Neabelezinis jėgos laukas pritraukia ne tik daleles medžiagos vienas kitam, bet ir skirtingas pačios srities dalis. Sąlygiškai įmanoma įsivaizduoti, tarsi lauko jėgos linijos pritrauktų viena kitą. Tai yra pritraukimas tarp stiprios sąveikos jėgos linijų, dėl kurio jie sutampa su virve, kai atstumas tarp kvarkų tampa didelis.
Visa tai atsitinka, kai simetrija yra "reali", netrikdoma; tokia situacija vyksta, pavyzdžiui, stiprios sąveikos teorijoje. Bet simetrija gali būti sugadinta tam tikro mechanizmo sąskaita (pvz., Elektro-silpna simetrija yra pažeista Higso mechanizmo sąskaita). Įrodyta, kad, kai kalibravimo simetrija yra sulaužyta, jėgos laukas nebegali būti pernelyg ištemptas, o jo sugebėjimas formuoti jėgos virpesius yra prarastas. Siekiant išvengti tokio įvykio, modelio priespaudoje teigiama, kad simetrija nėra pažeista.


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: