04 Nisan saat 10:51 da ET.
Higgs boson - diğer parçacıkların kütlesini nasıl aldığını açıklayan bir parçacık - küçüktür, ama henüz en küçük parçacık olmayabilir. Teoriler, Higgs'i oluşturabilecek daha küçük parçacıkların varlığını uzun zamandır tahmin etmişlerdir ve son araştırmalar, teknik olarak adlandırılan bu pipo seslerinin, evrendeki gizlenme olasılığının yüksek olduğunu göstermektedir.
Bununla birlikte, Güney Danimarka Üniversitesi'nde bir parçacık fiziği uzmanı olanThomas Ryttov, söz konusu Higgs bileşenlerini belirlemek için, dünyanın en güçlü parçacık hızlandırıcısı olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) veya yeni nesil çarpışmacıların yükseltilmesini alacak.
Ryttov, "Sadece Higgs parçacığını ve Higgs mekanizmasını açıklayan doğru özelliklere ve özelliklere sahip olan birkaç teoriye çiviledik." Dedi.
Higgs bosonu, 2012 yılında İsviçre'deki CERN'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda keşfedildi. İngiltere'den bilim adamları Peter Higgs ve her ikisi de Higgs teorisi üzerinde çalışan Belçika'dan Francois Englert, araştırmaları için 2013 Nobel Fizik Ödülü'nü aldı. [Higgs'in Ötesinde: Evrende Keşfedilebilecek 5 Elüsyon Parçacıkları]
Doğallık sorunu
Fakat sadece tek bir temel Higgs ile ilgili bir problem var.
Bu parçacığın, maddenin en temel yapı taşlarının neden kütleye sahip olduğunu açıklaması gerekiyordu. Ancak, vakum - fizikçiler bunu, parçacık fiziği temelindeki tüm sonuçların temel aldığı matematiksel teori olan kuantum alan teorisi çerçevesinde anlıyorlar, boş değiller, ama sürekli olarak ortaya çıkan çok sayıda görünmez "sanal" parçacıktan oluşurlar. varlık dışı. Parçacıkların sanal çiftleri oluşturulur ve daha sonra hızla yok edilir.
Higgs parçacıkları vakumdan geçtiğinde, tüm bu sanal parçacıklarla etkileşime giriyorlar, bu arada süreçte kendi kütlelerini büyük değerlere yükseltiyorlar - LHC'de ölçülenlerden 100 milyon milyar kez daha büyük. Bu nedenle, kütleleri daha sonra Planck birimleri sisteminde kütlenin temel birimi olan Planck kütlesi olarak bilinen ile karşılaştırılabilir olmalıdır, 2.18 × 10-8 kilogram.
Ryttov, "Soru şu ki, Higgs'in ölçülen kütlesi neden Planck kütlesinden çok daha hafiftir?" Dedi. "Bu tam olarak sorun."
Bu kütle artışının gerçekleşmemesi için, Standart Model olarak adlandırılan parçacık fiziği hükümdarlığı teorisi, ölçülen Higgs kütlesindeki ve onun "çıplak kütlesi" olarak adlandırılan farklılıkları düzeltmek için yüksek derecede ince ayar yapılmasını gerektirir. ağır kitle.
Ryttov, bu ince ayar ihtiyacının doğallık problemi olarak biliniyor - “teorik parçacık fizikçilerinin gözünde diken” dedi. “Teori, prensipte tüm maddeleri en temel düzeyde tanımlaması gereken bir teoriden beklediğimiz kadar güzel ve zarif değil. Standart Model, çok fazla ince ayar gerektiriyor” diye ekledi.
İnce ayar ihtiyacını ortadan kaldırmak ve yine de Higgs-kütle sorusunu yanıtlamak için fizikçiler, en popüler olanı süpersimetri olan Standart Modelin uzantılarını önermişlerdir. Bu teori, Standart Modeldeki her parçacık için daha ağır bir süper parçacık veya "spartikül" önermektedir. Sparticles daha sonra, sanal parçacıkların vakumdaki etkisini iptal eder, Higgs kütlesini aşağı indirir ve herhangi bir ince ayar ihtiyacını giderir.
Bu varsayımsal süpersimetrik parçacıkların hiçbiri şimdiye kadar gözlenmemiştir.
Daha küçük oluyor
Ancak, Ryttov, Higgs parçacığının, tekno-kuark olarak adlandırılan diğer küçük parçacıklardan oluşan bir kompozit olabileceğine dair birçok teorik göstergeler olduğunu söyledi. “Higgs parçacığı, yeni bir kuvvetle birbirine bağlanan daha küçük doğanın tuğlalarından oluşuyorsa problem buharlaşır - protonlar ve nötronlar oluşturmak için birbirine bağlanan kuarklara benzer şekilde, Higgs'i oluşturmak için tektonik kuvvet -” demiştir.
Teknik-kuarkların kütle meselesini nasıl çözeceği aşağıda açıklanmaktadır: Standart Modelde Higgs kütlesine büyük düzeltmeler yapılması gereklidir çünkü temel bir parçacık olması gerekir - başka bir deyişle, başka bir şeyden değil - yok olan veya sıfır ile, çevirmek. [Tuhaf Fizik: Doğada Havalı Küçük Parçacıklar]
Techni-quarks bir yarı spin ile parçacıklar, Ryttov dedi, bu yüzden iki tekno-quarks birleştirerek, Higgs gibi ufuk spin ile kompozit bir parçacık yapmak mümkündür. Ryttov, "Teorilerin sadece tekno-kuarklarla hiçbir doğallık sorunu olmadığı ortaya çıkıyor." Dedi.
Tekno-kuarklar fikri 1970'lerin sonlarından beridir, ancak son zamanlarda, orijinal modellerin bazı önemli gelişmeleri ve iyileştirmeleri olmuştur.
En son makalesinde Arxiv, Ryttov ve meslektaşları hakkında ayrıntılı bir bilgi, Higgs'in bir iç yapıya sahip olması gerektiğini, bir yandan da ince ayar problemini düzeltmek için doğru özelliklere sahip olan teorileri bir çırpıda atmak gerektiğini bir kez daha tartıştılar. Araştırmacılar, Standart Model ve tekrar atom dünyasını tekrar bir uyum haline getirdi.
Bunu yapmak için Ryttov, gözardı edilmiş herhangi bir zayıflığın olup olmadığını görmek için bir kompozit Higgs ile ilgili bir takım teorileri incelemiştir.Ancak, "Hepsi daha güçlü oldu, bu da daha fazla yapı bloğundan yapılan bir Higgs hakkında gerçek bir şey olabileceğini gösteriyor" dedi.
Kara madde anlamak
Ryttov'un çalışmalarına dahil olmayan Finlandiya'daki Helsinki Üniversitesi'nden teorik fizikçi Kimmo Tuominen, Danimarkalı fizikçinin makalesinin daha önceki modellerin temeli güçlendirerek, doğanın bir tarifi olarak cazibesini artırdığını söyledi.
Ve Higgs'ın iç yapısı hala spekülatif olsa da, "teknik-kuarklar, ileride denenecek deneylerde iyice çalışılması gereken bir olasılık olmaya devam ediyor," diye konuştu.
2015 yılında LHC uyandıktan sonra, teknik yükseltme sırasında kestirmeden sonra, 14 tera-elektronvolt (TeV) maksimum bir çarpışma enerjisinde çalışabilecektir - ve Higgs parçacığının doğasını ayrıntılı olarak araştıracaktır. çarpışmanın ana amaçlarının
Tuominen, "Daha yüksek çarpışma enerjilerinde daha fazla veri toplanması, teknik modelleri daha da test etmemizi sağlayacak" dedi. "Higgs parçacığının daha temel elementlerden oluştuğu keşfedildiyse, yeni bir temel kuvvetin var olduğu ve bu teorilerin de karanlık madde anlayışı sağlayabileceği anlamına gelir."
Editörün Notu: Bu makale Planck kütlesinin üst bilgisine eksi işareti eklemek için güncellendi.
Bizi takip et @wordssidekick, Facebook& Google+. Canlı Bilim ile ilgili orijinal makale. Yazarı Twitter'da takip edin @SciTech_Cat.