
世界上最大的粒子对撞机正在以几乎光速的速度为另一个粉碎颗粒的旋转。经过两年的升级休假后,大型强子对撞机(LHC)将于今年重新启动,预计将是第一次运行期间的两倍。
2012年,LHC帮助找到了希格斯玻色子,被认为可以解释其他粒子如何获得质量的粒子。该发现证明了几十年前进行的理论计算,并增强了标准模型,即粒子物理的当前框架。
随着LHC计划以比以前任何粒子加速器更强大的能量运行,物理学家现在希望找到什么? [查看大型强子对撞机的照片这是给出的
什么时候LHC今年再次发射,它将达到13万亿电子伏特的能量,电流足够熔化1吨铜。预计该运行将持续到2018年。
在2月12日至16日在加利福尼亚州圣何塞举行的美国科学发展协会2015会议上,参与实验的几位研究人员谈到了他们对未来几年的期望。 “我们将看到第一个裂缝标准型号”,麻省理工学院物理学助理教授迈克尔·威廉姆斯(Michael Williams)说,他使用LHC的数据研究和反物质。
在粒子加速器在17英里长(27公里)的环中,磁场加速了一系列质子(通常是氢或铅(例如铅))。颗粒仅比光速小的头发加速至速度,然后彼此粉碎。
这些碰撞产生了一系列的亚原子颗粒和辐射,可提供有关物质基础的线索。这些颗粒中的一些是新的,通常在这种碰撞之外不会看到,因为它们仅在一秒钟的一小秒钟后将其转化为更熟悉的类型。例如,粒子加速器表明质子是由夸克制成的,并产生了W和Z玻璃体,后者载有与放射性衰减有关的弱核力量。这就是为什么粒子物理学家能够发挥越来越高的能量的原因 - 碰撞中的能量越多,产生的颗粒越多,这意味着出现有趣的东西的机会越大。
LHC团队希望在LHC的第二次跑步期间找到以下四件事。
1。超对称伙伴
超对称性是一种理论(或一组理论),其中粒子分为两个类别称为玻色子和费米子的类别,是相关的,每个粒子都有“伴侣”。这意味着所有携带力的颗粒(玻色子)都有一个fermion伴侣,并且所有费米子都有玻色伴侣。例如,Gluino是Gluon的超对称伙伴。振动载有强大的核力量,将质子和中子固定在一起,因此它们是玻色子。因此,Gluinos将是费米子。
但是,尚未发现超对称伴侣。这是一个问题,因为一些理论计算表明,至少应该出现一些。就是说,随着LHC进行第二组实验,物理学家希望他们能看到这些超对称伴侣,这将有助于缩小哪种版本的超对称理论是正确的(如果有的话)。
2。一个以上的希格斯?
希格斯玻孔(Boson)解决了标准模型的主要问题,但也提出了一些重要的问题。理论说可能有不止一种,而LHC的第二次跑步可能有助于回答有多少higgs玻色子,以及为什么希格斯(Higgs)拥有它的质量。 [超越希格斯:可能潜伏在宇宙中的5个难以捉摸的颗粒这是给出的
3。暗物质
暗物质是占宇宙质量和能量的25%的神秘内容。天文学家说,它的五倍是正常物质的五倍,但是暗物质只会通过重力与事物相互作用。因此,盒子里的暗物质是看不见的。这使得很难弄清楚它是什么。
不过,LHC可能会产生足够的能量,从其中一个碰撞中弹出一个深色的粒子。暗物质必须是电中性的(无正电荷或负电荷),而不是在几秒钟内腐烂。加利福尼亚大学洛杉矶分校的物理学家杰伊·霍瑟(Jay Hauser)说:“如果我们发现LHC上可能是暗物质,我们将尽力衡量它……并希望可以在其他实验中直接检测到它。”
4。解决大爆炸的一些问题
LHC使用较重的质子梁(例如黄金或铅),可以使物理学家看到什么情况是在宇宙诞生后仅数十亿分之十亿分之十亿。探索物质在这些条件下的行为如何可以提供有关宇宙如何演变出的表现的见解 - 为什么第一个物质主要是氢和氦气,以及为什么它具有物质和反物质的比例。
在Twitter上关注现场科学@livescience。我们也在Facebook和Google+。原始文章现场科学。