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古怪物理:自然界中最酷的小颗粒

  • 2011-04-06
  • Armanda

小颗粒

在大型强子对撞机上对质子蛋白碰撞的模拟。诸如紧凑型恒线电磁阀或CMS之类的检测器将记录每次碰撞中数百个颗粒所产生的轨道。有关更多信息,请访问:http://www.uscms.org/(图片来源:CERN)

它们具有不同的口味和大小,有些具有破坏性的二重奏,基本上互相蒸发,许多人具有奇幻的名字,例如Sparticles和Neutrolinos。以下是微小的颗粒,即使物理学家流口水也是如此。

上帝粒子

该曲目是在CERN大型强子对撞机(LHC)上为CMS检测器建模的模拟数据的示例。在这里,产生了一个希格斯玻色子,然后腐烂成两个射龙和两个电子。这些线表示检测器中质子蛋白碰撞产生的颗粒的可能路径,而这些颗粒沉积物的能量以蓝色显示。(图片来源:CERN)

希格斯玻色子(Higgs Boson)是对科学如此重要的粒子,以至于被称为“上帝粒子”,被认为是给所有其他颗粒的质量。该粒子于1964年首先是从理论上进行的,当时科学家们想知道为什么有些粒子比其他粒子更大。这希格斯玻色子与所谓的希格斯田,被认为填充宇宙的各种晶格有关,两者(田地和玻色子或粒子)被认为是造成其他颗粒质量的原因。

尽管许多科学家希望希格斯机制拥有缺失的拼图件,以完成描述已知粒子的现有物理学“标准模型”,但尚未检测到。

夸克

爱丽丝实验中第一次重离子碰撞的轨道。这种碰撞可能比以往任何时候都更接近宇宙的开始,尽管规模较小。(图片来源:Cern。)

可爱的质子和中子的构建块,夸克永远不会孤单,仅分组。显然,将夸克结合在一起的力随距离增加而增加,因此越远地试图撬开一个孤独的夸克,它越难以向后拉。因此,自然界在自然界中永远不存在。这些基本颗粒有六种口味:上,向下,魅力,奇怪,顶部和底部。例如,质子和中子都由三个夸克制成,其中质子包含两个“上”夸克和一个“向下”,而中子有两个跌落和一个。

上下的夸克具有最低的质量,是最常见的口味,因为较重的夸克(例如魅力,奇怪,顶部和底部)迅速腐烂到上下夸克。但是,较重的夸克可以在高能碰撞中产生,例如在强大的原子粉碎机中产生。

斑点

Fermilab的对撞机探测器。(图片来源:Fermilab。)

斯丁物是缩短的超对称粒子,“由超对称理论预测,这对我们所知道的每个粒子都认为,我们尚未发现一个姐妹粒子。例如,电子的超级零件是selectron,quark的伙伴是ques虫,而光子的伴侣是光子的伴侣。

为什么我们现在不在宇宙中观察到这些斑点?科学家认为它们比普通的姐妹颗粒重得多,而粒子的重量越来越短。它本质上是在生产后立即开始崩溃的。创建蜘蛛需要极高的能量,这种能量仅在大爆炸后不久就存在,也许可以在大型粒子加速器(例如大型强子对撞机(LHC))中创建。

至于为什么要这么艰巨的情况下,物理学家推测对称性在宇宙的某个隐藏区域中可能被打破了,我们看不到或触摸,但只能在引力上感到。

中微子

太阳于2011年3月9日释放了强大的X1.5太阳能耀斑,这是一场太阳风暴,可以增强地球的极光。 NASA的太阳动力学天文台和其他航天器记录了耀斑。在这里,它出现在太阳动力学观测站所见的太阳右上方的白色。(图片来源:NASA/SDO/GSFC)

它们是轻巧的亚原子颗粒,它们以近光速度在周围。实际上,尽管它们很少与正常物质相互作用,但在任何给定的时刻,中微子在您的体内流过了数万亿。一些中微子来自太阳,而另一些中微子来自与地球大气和天文来源相互作用的宇宙射线,例如在银河系和其他遥远的星系。 Neurtino的反物质合作伙伴称为Geoneutrino,就像其他反物质互动一样,当两者相遇时,他们都会消灭。

反物质

该NASA插图仍然是一个动画,描绘了地球上的雷暴如何创建反物质颗粒并将其投入太空。(图片来源:NASA Goddard太空飞行中心。)

所有正常颗粒都被认为具有相同质量但相反电荷的反物质伴侣颗粒。当物质和反物质相遇时,两人互相消灭。例如,质子的反物质parter颗粒是抗蛋白质,而电子的反物质伴侣称为正电子。

重力

重力的概念形象。(图片来源:NASA)

量子力学的场所有基本力均由颗粒携带。例如,光由携带电磁力的无质量颗粒组成,称为光子。同样,重力是带有重力力的理论粒子。科学家尚未发现重力,这很难找到,因为它们与物质如此微弱。

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