ผู้เล่นอะตอมรุ่นใหม่เช่น Large Hadron Collider เสนอคำแนะนำว่าฟิสิกส์ใหม่ (และอนุภาคใหม่ที่แปลกใหม่) กำลังรอการค้นพบ และนักวิทยาศาสตร์ก็มาถึงจุดที่พวกเขาสามารถสำรวจทางเลือกเหล่านั้นได้
ในการแถลงข่าววันอาทิตย์ (14 เมษายน) ที่การประชุมสมาคมกายภาพอเมริกันในเดนเวอร์ผู้ร่วมอภิปรายสามคนเสนอการแสวงหาสายพันธุ์ใหม่รวมถึงโครงสร้างที่ไม่เคยเห็นมาก่อนและเพื่อยืนยันว่าแบบจำลองที่เรียกว่าความสมมาตรอาจเป็นจริง
โครงสร้างใหม่ที่ได้รับการขนานนามว่า Y (4140) ถูกค้นพบในข้อมูลการทดลองที่ Fermilab และ Large Hadron Collider (LHC) “ เราไม่รู้ว่ามันคืออะไร” Kai Yi นักฟิสิกส์จาก University of Iowa และหนึ่งในผู้ร่วมอภิปรายกล่าว อาจเป็นการรวมกันใหม่ของควาร์กใหม่แม้ว่าจะไม่ใช่ Charmonium ที่เรียกว่า Charm Quarks หรืออย่างอื่นทั้งหมด -Beyond Higgs: 5 อนุภาคที่เข้าใจยากที่รอการค้นพบ-
ยี่กล่าวว่าแบบจำลองที่ได้รับการยอมรับในปัจจุบันของอนุภาคที่เรียกว่าควาร์กทำการคาดการณ์เกี่ยวกับสิ่งที่เราควรพบในการชนของตัวเร่งอนุภาค ในขณะที่นักฟิสิกส์ไม่สามารถสังเกตการชนกันของความเร็วแสงได้โดยตรงพวกเขาสามารถ "เห็น" ผ่านเครื่องตรวจจับไฮเทคน้ำตกของอนุภาคที่เกิดขึ้น นั่นคือสิ่งที่บอกผู้สังเกตการณ์ว่ามีอนุภาคชนิดใดก่อนและระหว่างการปะทะกัน ในกรณีนี้นักวิทยาศาสตร์เห็นสิ่งที่ไม่เหมาะกับการทำนายแบบจำลอง ไม่ว่าจะเป็นอนุภาคหรืออย่างอื่นก็ยังเป็นคำถามที่เปิดกว้าง Yi กล่าว
นอกเหนือจากรุ่นมาตรฐาน
ทฤษฎีปัจจุบันหลายอย่างในฟิสิกส์ภายใต้โมเดลมาตรฐานที่โดดเด่นได้รับการทดสอบอย่างดี ถึงกระนั้นนักฟิสิกส์ก็ยังมีคำถามที่ยังไม่ได้ตอบมากมายโดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับปรากฏการณ์เช่นสสารมืดเช่นเดียวกับวิธีการเชื่อมต่อกองกำลังพื้นฐานของธรรมชาติในสิ่งที่เรียกว่าทฤษฎีที่ยิ่งใหญ่ที่ยิ่งใหญ่ Sung-Won Lee ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ของ Texas Tech University กล่าว
“ เรามีอนุภาคประถมสามชั่วอายุคน” ลีกล่าว "เรากำลังมองหาสัญญาณของฟิสิกส์ใหม่ ... สำหรับความขัดแย้งกับการทำนายแบบจำลองมาตรฐาน"
ยี่กล่าวว่าโครงสร้างใหม่อาจเป็นหลักฐานว่าควาร์กเข้าร่วมด้วยกันในรูปแบบที่ไม่คาดคิด การวิเคราะห์ข้อมูลจาก LHC และรุ่นก่อน Tevatron ที่ Fermilab, Yi กล่าวว่า Y (4140) อาจเป็นชุดควาร์กที่เข้าร่วมด้วยกันในแบบที่พวกเขามักจะไม่ทำ -Infographic: โมเดลมาตรฐานอธิบาย-
ควาร์กคือหน่วยการสร้างพื้นฐานของสสาร- พวกเขามาในหก "รสชาติ" - ขึ้น, ลง, แปลก, เสน่ห์, ล่างและด้านบน พวกเขายังมี "ประจุสี" ซึ่งไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับสี แต่เป็นวิธีการอธิบายคุณภาพทางคณิตศาสตร์ของควาร์ก
โปรตอนทำจากสามควาร์กสองขึ้นและหนึ่งลงในขณะที่นิวตรอนทำจากสองควาร์กลงและหนึ่งขึ้นควาร์ก โปรตอนและนิวตรอนเป็น baryons ควาร์กยังสามารถเชื่อมโยงกับ antiquarks และสร้างอนุภาคอีกระดับหนึ่งที่เรียกว่า Mesons ซึ่งปรากฏในตัวเร่งอนุภาค
ในการสร้างอนุภาคออกจากควาร์กจำเป็นต้องมี "ประจุสี" เพิ่มขึ้นเป็น "ไม่มีสี" - ดังนั้นโปรตอนจึงต้องมีควาร์กที่มีสีแดงสีเขียวและน้ำเงิน Meson ที่ทำจากควาร์กสองแห่งจะต้องมีควาร์กและ antiquark-ตัวอย่างเช่น pion (ผลิตในการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี) ทำจากควาร์กขึ้นและควาร์กต่อต้านลง
ยี่กล่าวว่าหนึ่ง "มาตรฐาน" Meson เรียกว่า Charmonium ที่ทำจากควาร์กเสน่ห์และ antiquark ของตัวเอง โครงสร้างการทดลอง LHC และ Fermilab พบว่าไม่สอดคล้องกับสิ่งนั้น มีความมั่นใจอย่างมากว่าการค้นพบนี้ไม่ได้เป็นเพียงสิ่งประดิษฐ์ของข้อมูลหรือความผันผวน “ โอกาสที่นี่เป็นเพียงความผันผวนคือหนึ่งใน 10 ถึงวันที่เจ็ด” เขากล่าวหรือ 1 ใน 10 ล้าน
มีหลายรุ่นที่เรียกว่า แต่ยี่บอกว่ามันยังห่างไกลจากโมเดลที่ชัดเจนถ้ามีอยู่ที่นี่
สสารมืดและความสมมาตร
แบบจำลองมาตรฐานเป็นแกนนำของฟิสิกส์มานานหลายทศวรรษและมันก็ประสบความสำเร็จค่อนข้างมาก - คาดการณ์การมีอยู่ของHiggs Bosonตัวอย่างเช่นหลักฐานที่พบในที่สุดเมื่อปีที่แล้วโดยทีมนักฟิสิกส์ที่ทำงานด้วยCollider Hadron ขนาดใหญ่(LHC) (ยังไม่แน่ใจว่า Higgs ที่ค้นพบนั้นเป็นแบบเดียวกับที่เราคาดหวังจากโมเดลมาตรฐาน)
ยังมีปัญหาอยู่บ้าง ตัวอย่างเช่นนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์รู้ว่าก้อนใหญ่ของจักรวาลประกอบด้วยสิ่งที่เรียกว่าสสารมืดสารที่มองไม่เห็นซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับสสารอื่น ๆ ผ่านแรงโน้มถ่วงเท่านั้น แบบจำลองมาตรฐานมีปัญหาในการบัญชีเนื่องจากการทำสสารมืดออกจากอนุภาคที่เรารู้เกี่ยวกับจะไม่ได้รับสิ่งเดียวกัน -8 ความลึกลับทางดาราศาสตร์ที่ทำให้งงงวย-
ความลึกลับที่ยังไม่ได้รับคำตอบอีกประการหนึ่งเรียกว่าปัญหาลำดับชั้น แรงโน้มถ่วงคือ 10^32 เท่าที่อ่อนแอกว่าแรงนิวเคลียร์ที่อ่อนแอซึ่งควบคุมปรากฏการณ์เช่นกัมมันตภาพรังสี มันยังไม่ชัดเจนว่าทำไมและทฤษฎี supersymmetry อาจเป็นคำตอบสำหรับปัญหานั้น
Supersymmetry (หรือ Susy) เป็นทฤษฎีที่บอกว่าอนุภาคที่ประกอบขึ้นเป็นสสารเรียกว่า Fermions และผู้ที่มีกองกำลังเรียกว่า bosons ทุกคนมี "superpartners" superpartners ทุกคนจะมีคุณสมบัติควอนตัมเดียวกันยกเว้นหนึ่งซึ่งอธิบายถึงสปินของพวกเขา ตัวอย่างเช่นอิเล็กตรอน-มีสปินครึ่งเท่ากับครึ่งหนึ่งในขณะที่ bosons มีสปินจำนวนเต็มที่เรียกว่า
แต่จนถึงตอนนี้ยังไม่มีใครพบพันธมิตรที่มีความสมมาตรกับอนุภาคระดับประถมศึกษาที่รู้จักกันอย่างน้อยก็ยังไม่ได้ ลีกล่าวว่า LHC กำลังเข้าใกล้พลังงานซึ่งอาจพบอนุภาคเหล่านั้นบางส่วน
ในหลอดเลือดดำนั้น Santiago Folgueras แห่งมหาวิทยาลัย Oviedo ในสเปนกล่าวว่างานล่าสุดทำให้นักวิทยาศาสตร์มีความคิดที่ดีขึ้นว่าจะมองหาอนุภาค Susy ได้ที่ไหน แต่มันยากที่จะทำเพราะมี "เหตุการณ์" ไม่มาก ความคืบหน้าส่วนใหญ่อยู่ในการกำหนดขีด จำกัด ที่ต่ำกว่าของพลังงานที่พันธมิตรที่มีความสมมาตรมีแนวโน้มที่จะสังเกตได้
นั่นไม่ได้หมายความว่าไม่มีทฤษฎีที่คลางแคลงเช่น Supersymmetry Mikhail Shifman ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยมินนิโซตาเขียนเรียงความเกี่ยวกับ Arxiv เว็บไซต์ที่นักฟิสิกส์โพสต์การวิจัยของพวกเขาในเดือนตุลาคม 2012 โดยกล่าวว่ามีโอกาสที่ดีทฤษฎี supersymmetry อาจเป็นจุดจบ เขาตั้งข้อสังเกตว่าการค้นพบ Higgs Boson เป็นการยืนยันที่แข็งแกร่งของแบบจำลองมาตรฐาน (อย่างน้อยจนถึงขณะนี้) แต่ยังไม่มีพันธมิตรที่มีความสมมาตรของอนุภาคประถม
Matt Strassler อดีตศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ของ Rutgers กล่าวว่า Shifman ค่อนข้างคลอดก่อนกำหนด งาน LHC ได้ตัดทฤษฎี Susy หลายชนิดออกมาแม้ว่าจะยังไม่มีทฤษฎีที่กว้างใหญ่ได้รับการยกเว้นอย่างสมบูรณ์
ลีกล่าวว่ายังต้องมีงานมากขึ้นเพื่อ จำกัด ความเป็นไปได้ให้แคบลง “ มันเหมือนกับว่าคุณสูญเสียแหวนแต่งงานของคุณบนชายหาดและต้องหามันมันเป็นพื้นที่ขนาดใหญ่ที่จะมองเข้าไป”
นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับนักวิทยาศาสตร์จากหลายสถาบันที่จะทำงานประเภทนี้เขากล่าวเสริม "ถ้าคุณมีเพื่อนของคุณช่วยให้คุณดูคุณมีโอกาสที่ดีกว่าในการค้นหามัน"
ติดตามเรา@livescience-Facebook-Google+- บทความต้นฉบับเกี่ยวกับLiveScience.com-
