Ročesterio universiteto mokslininkai, dirbantys su CMS Collaboration in CERNMes padarėme didelę pažangą matuodami elektrosilpną maišymo kampą, pagerindami mūsų supratimą apie dalelių fizikos standartinį modelį.

Jų darbas padeda paaiškinti pagrindines visatos jėgas, paremtas eksperimentais, tokiais kaip Didysis hadronų greitintuvas, kuris gilinasi į sąlygas, panašias į tas, kurios įvyko po Didžiojo sprogimo. didysis sprogimas.

Atskleiskite pasaulines paslaptis

Siekdami iššifruoti visatos paslaptis, Ročesterio universiteto mokslininkai dešimtmečius dalyvauja tarptautiniame bendradarbiavimo su Europos branduolinių tyrimų organizacijoje, žinomos kaip CERN, veikloje.

Remdamasi plačiu dalyvavimu CERN, ypač bendradarbiaujant CMS (Compact Solenoid), Ročesterio komanda, vadovaujama Ari Budek, George'o E. Buck – pastaruoju metu novatoriškas pasiekimas. Jų pasiekimai yra skirti išmatuoti elektrosilpną maišymo kampą, kuris yra esminis dalelių fizikos standartinio modelio komponentas. Šis modelis aprašo, kaip dalelės sąveikauja, ir tiksliai prognozuoja daugybę fizikos ir astronomijos reiškinių.

„Naujausi elektrosilpnos jėgos maišymo kampo matavimai yra neįtikėtinai tikslūs, nes jie buvo apskaičiuoti pagal protonų susidūrimus CERN, ir jie pagerina dalelių fizikos supratimą“, – sako Budickas.

į Bendradarbiavimas turinio valdymo sistemoje Ji suburia dalelių fizikos bendruomenės narius iš viso pasaulio, kad geriau suprastų pagrindinius visatos dėsnius. Be Budicko, Rochester grupėje, bendradarbiaujant CMS, yra pagrindiniai tyrėjai Regina DeMina, fizikos profesorė, ir Aranas Garcia Bellido, fizikos docentas, taip pat doktorantūros mokslininkai ir magistrantūros bei bakalauro studentai.

Ročesterio universiteto mokslininkai ilgą laiką dirbo CERN kaip kompaktinio miuono solenoidinio (CMS) bendradarbiavimo dalis, įskaitant pagrindinį vaidmenį atrandant Higso bozoną 2012 m. Autoriai: Samuelis Josephas Herzogas. Julianas Marius Urdanas

CERN atradimų ir inovacijų palikimas

Ženevoje, Šveicarijoje, įsikūrusi CERN yra didžiausia pasaulyje dalelių fizikos laboratorija, garsėjanti novatoriškais atradimais ir pažangiausiais eksperimentais.

Ročesterio mokslininkai ilgą laiką dirbo CERN kaip TVS bendradarbiavimo dalis, įskaitant pagrindinius vaidmenis Higso bozono atradimas 2012 m– Elementarioji dalelė, padedanti paaiškinti masės kilmę visatoje.

Bendradarbiaujant renkami ir analizuojami duomenys, surinkti iš kompaktiško miuono solenoidinio detektoriaus CERN didžiajame hadronų greitintuve (LHC), didžiausiame ir galingiausiame pasaulyje dalelių greitintuve. LHC sudaro 17 mylių ilgio superlaidžių magnetų ir greitintuvo konstrukcijų žiedas, pastatytas po žeme ir besitęsiantis per Šveicarijos ir Prancūzijos sieną.

Pagrindinis LHC tikslas yra ištirti pagrindinius materijos blokus ir juos valdančias jėgas. Tai pasiekiama pagreitinant protonų ar jonų pluoštus iki beveik šviesos greičio ir susidūrus vienas su kitu esant itin didelei energijai. Šie susidūrimai atkuria sąlygas, panašias į tas, kurios egzistavo praėjus milisekundėms po Didžiojo sprogimo, todėl mokslininkai gali ištirti dalelių elgesį ekstremaliomis sąlygomis.

Atskleiskite vieningas pajėgas

XIX amžiuje mokslininkai išsiaiškino, kad skirtingos elektros ir magnetizmo jėgos yra tarpusavyje susijusios: kintantis elektrinis laukas sukuria magnetinį lauką ir atvirkščiai. Šis atradimas sudarė elektromagnetizmo pagrindą, kuris apibūdina šviesą kaip bangą ir paaiškina daugelį optikos reiškinių, taip pat aprašo, kaip sąveikauja elektriniai ir magnetiniai laukai.

Remdamiesi šiuo supratimu, septintajame dešimtmetyje fizikai atrado, kad elektromagnetizmas yra susijęs su kita jėga – silpnąja jėga. Silpna jėga veikia atomų branduolyje ir yra atsakinga už tokius procesus kaip radioaktyvusis skilimas ir saulės energijos gamyba. Šis atradimas paskatino sukurti elektrosilpnos teorijos, teigiančios, kad elektromagnetizmas ir silpnoji jėga iš tikrųjų yra mažos energijos vieningos jėgos, vadinamos vieninga elektrosilpna sąveika, apraiškos. Pagrindiniai atradimai, tokie kaip Higso bozonas, patvirtino šią koncepciją.

Elektrosilpnos sąveikos raida

CMS Collaboration neseniai atliko vieną tiksliausių šios teorijos matavimų, išanalizuodama milijardus protonų susidūrimų CERN dideliame hadronų greitintuve (LHC). Jų dėmesys buvo sutelktas į silpno maišymo kampo matavimą – parametrą, apibūdinantį, kaip elektromagnetizmas ir silpna jėga susimaišo, kad susidarytų dalelės.

Ankstesni elektrosilpno maišymo kampo matavimai sukėlė ginčų mokslo bendruomenėje. Tačiau naujausi rezultatai glaudžiai atitinka standartinio dalelių fizikos modelio prognozes. Ročesterio absolventas Rice Taus ir doktorantas Aliko Khokhonishvili įdiegė naujus metodus, kad sumažintų metodinį neapibrėžtumą, būdingą šiam matavimui, padidindamas jo tikslumą.

Silpno maišymo kampo supratimas atskleidžia, kaip skirtingos jėgos visatoje veikia kartu mažiausiomis skalėmis, o tai gilina supratimą apie esminę materijos ir energijos prigimtį.

„Rochester komanda kuria novatoriškus metodus ir matuoja šiuos elektrosilpnus parametrus nuo 2010 m., o vėliau juos įdiegė dideliame hadronų greitintuve“, – sako Budickas, „šie nauji metodai paskelbė naują standartinio modelio prognozių tikslumo testavimo erą.