Tai skamba kaip labai blogos fizikos mįslės pradžia: aš esu dalelė, kurios iš tikrųjų nėra; Aš išnykstu, kol net negaliu būti aptiktas, bet vis tiek galiu pamatyti. Aš nutraukiu jūsų supratimą apie fiziką, bet neperžiūriu jūsų žinių. Kas aš esu?
Tai odderonas, dalelė, net keistesnė, nei rodo jo pavadinimas, ir galbūt jis neseniai buvo aptiktas galingiausiame atominio triuškinimo įrenginyje „Large Hadron Collider“, kur dalelės užfiksuotos beveik 17 mylių ilgio (beveik) šviesos greičiu. 27 km) žiedas netoli Ženevos, Šveicarijoje.
Tai tiesiog sudėtinga
Pirmiausia, odderonas tikrai nėra dalelė. Tai, ką mes manome apie daleles, paprastai yra labai stabilūs: elektronai, protonai, kvarkai, neutrinai ir pan. Galite laikyti krūvą jų rankoje ir nešiotis su savimi. Heck, tavo ranka yra tiesiog padaryta iš jų. Ir jūsų ranka greitai neišnyks į orą, todėl greičiausiai galime drąsiai manyti, kad jos pagrindinės dalelės yra ilgą laiką.
Yra ir kitų dalelių, kurios neilgai trunka, bet vis tiek vadinamos dalelėmis. Nepaisant neilgo gyvenimo laiko, jie išlieka dalelės. Jie yra laisvi, nepriklausomi ir geba gyventi savarankiškai, atskirai nuo bet kokios sąveikos - tai yra tikrosios dalelės požymiai.
Ir tada yra vadinamoji kvazipartikula, kuri yra tik vienu žingsniu aukščiau to, kad nebūtum dalelė. Kvazos dalelės nėra tiksliai dalelės, bet taip pat nėra tiksliai fikcijos. Tai tiesiog… sudėtinga.
Kaip ir, pažodžiui sudėtinga. Ypač sudėtinga pasidaryti dalelių sąveiką dideliu greičiu. Kai du protonai smogia vienas į kitą beveik šviesos greičiu, tai nėra tarsi du biliardo rutuliai, suskilę kartu. Tai daugiau kaip du medūzų pūslelės, svyruojančios viena į kitą, jų žarnos pasisukusios į išorę ir viską pertvarkius, kol išeinant jos tampa medūzomis.
Jausmas kvazi
Visame šitame sudėtingame netvarkyme kartais atsiranda keistų modelių. Mažos dalelės į akis iškrenta ir iškrenta iš akies mirksniu, tik paskui jas seka kita skraidanti dalelė - ir dar viena. Kartais šie dalelių blyksniai atsiranda tam tikra seka ar modeliu. Kartais tai nėra net dalelių blyksniai, o tiesiog susidūrimų mišinio virpesiai virpesiuose - virpesiai, kurie rodo, kad yra praeinanti dalelė.
Būtent čia fizikai susiduria su matematikos dilema. Jie gali bandyti iki galo aprašyti visą sudėtingą netvarką, dėl kurios atsiranda šie putojantys modeliai, arba jie gali apsimesti - vien dėl patogumo - kad šie modeliai yra savaime „dalelės“, tačiau turinčios keistų savybių, kaip ir neigiamos masės. ir sukasi, kurie keičiasi su laiku.
Fizikai pasirenka pastarąjį variantą ir taip gimsta kvazipartielis. Kvazios dalelės yra trumpi, putojantys modeliai ar energijos virpėjimas, atsirandantys susidūrus su daug energijos turinčia dalele. Bet kadangi norint matematiškai išsamiai apibūdinti šią situaciją reikia daug kojų, fizikai imasi kelių nuorodų ir apsimeta, kad šie modeliai yra jų pačių dalelės. Tai padaryta tik tam, kad matematiką būtų lengviau tvarkyti. Taigi, kvazios dalelės yra traktuojamos kaip dalelės, nors jų tikrai nėra.
Tai tarsi apsimeta, kad tavo dėdės anekdotai iš tikrųjų yra juokingi. Jis madingas vien dėl patogumo.
Vakaro šansai
Prognozuojama, kad egzistuoja aštuntajame dešimtmetyje, viena ypatinga kvaziparticijos rūšis vadinama odderonu. Manoma, kad pasirodys, kai protonų ir antiprotonų susidūrimų metu trumpam mirksės ir išnyks nelyginis kvarkų skaičius - aštuoniasdešimt dalelių, kurios yra pagrindinės materijos dalys. Jei šiame sutriuškinimo scenarijuje yra odderonų, dalelių susidūrimų su savimi ir su jų dalelėmis skerspjūviai (fizikos žargonas, kaip lengvai viena dalelė atsitrenkia į kitą) šiek tiek skiriasi.
Taigi, jei, pavyzdžiui, sumušime krūvą protonų, galime apskaičiuoti tos sąveikos skerspjūvį. Tada galime pakartoti šį pratimą dėl protonų ir antiprotonų susidūrimų. Pasaulyje be odderonų šie du skerspjūviai turėtų būti vienodi. Bet odderonai keičia vaizdą - šie trumpi modeliai, kuriuos mes vadiname odderonais, dalelių ir dalelių susidūrimuose yra palankesni nei antidalelių ir dalelių susidūrimai, kurie šiek tiek pakeis skerspjūvį.
Bėda ta, kad šis skirtumas numatomas labai, labai mažas, todėl jums prireiks daugybės įvykių ar susidūrimų, kad galėtumėte reikalauti aptikimo.
Jei tik mes turėtume milžinišką dalelių susidūriklį, kuris reguliariai sutriuškindavo protonus ir antiprotonus ir darydavome tai esant tokioms didelėms energijoms ir taip dažnai, kad galėtume gauti patikimą statistiką. O, teisingai: Mes darome, Didysis hadronų susidūrėjas.
Neseniai paskelbtame dokumente, paskelbtame kovo 26 d. Apie priešspausdinimo serverį „arXiv“, „TOTEM Bendradarbiavimas“ (linksmuosiuose žargono aukšto energijos fizikos akronimuose TOTEM žymi „TOTal skerspjūvį. Elastinės sklaidos ir difrakcijos disociacijos matavimas LHC“). reikšmingi skirtumai tarp protonų, sutriuškinančių kitus protonus, skerspjūvio, palyginti su protonais, slystančiais į antiprotonus. Ir vienintelis būdas paaiškinti skirtumą yra atsinaujinti ši dešimtmečius sena odderono idėja. Gali būti ir kitų duomenų paaiškinimų (kitaip tariant, kitokių egzotinių dalelių formų), tačiau odderonai, kaip atrodo keista, atrodo, yra geriausias kandidatas.
Ar TOTEM atrado kažką naujo ir funky apie Visatą? Tikrai. Ar TOTEM atrado visiškai naują dalelę? Ne, nes odderonai yra keturkampės, o ne dalelės. Ar tai vis dar padeda mums peržengti žinomos fizikos ribas? Tikrai. Ar tai sulaužys žinomą fiziką? Ne, nes buvo manoma, kad odderonai egzistuos pagal mūsų dabartinį supratimą.
Ar visa tai tau atrodo šiek tiek keista?
Paulius M. Sutteris yra astrofizikas Ohajo valstijos universitetas, šeimininkas Paklauskite erdvėlaivio ir Kosminis radijas, ir autorius Jūsų vieta Visatoje.
