Opierając się na swoim szerokim zaangażowaniu w CERN, zespołowi z Uniwersytetu w Rochester udało się ostatnio uzyskać „niezwykle precyzyjne” pomiary kąta mieszania elektrosłabego, kluczowego elementu Modelu Standardowego fizyki cząstek elementarnych. Prawa autorskie: Samuel Joseph Herzog; Juliana Mariusza Urdana
Naukowcy z Uniwersytetu w Rochester współpracujący w ramach współpracy CMS ds CERNPoczyniliśmy znaczny postęp w pomiarach kąta mieszania elektrosłabego, pogłębiając naszą wiedzę na temat Modelu Standardowego fizyki cząstek elementarnych.
Ich praca pomaga wyjaśnić podstawowe siły działające we wszechświecie, wsparta eksperymentami, takimi jak te w Wielkim Zderzaczu Hadronów, które badają warunki podobne do tych, które miały miejsce po wielka eksplozja.
Odkryj kosmiczne tajemnice
Próbując rozszyfrować tajemnice wszechświata, badacze z Uniwersytetu w Rochester od dziesięcioleci angażują się w międzynarodową współpracę w ramach Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych, znanej jako CERN.
Opierając się na swoim szerokim zaangażowaniu w CERN, zwłaszcza we współpracy z CMS (Compact Muon Solenoid), zespół z Rochester – kierowany przez Ari Budka, George’a E. Buck – niedawne przełomowe osiągnięcie. Ich osiągnięcie koncentruje się na pomiarze kąta mieszania elektrosłabego, podstawowego składnika Modelu Standardowego fizyki cząstek elementarnych. Model ten opisuje wzajemne oddziaływanie cząstek i dokładnie przewiduje szeroki zakres zjawisk w fizyce i astronomii.
„Niedawne pomiary kąta zmieszania siły elektrosłabej są niezwykle dokładne, ponieważ obliczono je na podstawie zderzeń protonów w CERN, i pogłębiają wiedzę o fizyce cząstek elementarnych” – mówi Budick.
the Współpraca w systemie zarządzania treścią Współpraca CMS zrzesza członków społeczności fizyków cząstek elementarnych z całego świata, aby lepiej zrozumieć podstawowe prawa wszechświata. Oprócz Bodka, w skład grupy Rochester uczestniczącej w projekcie CMS Collaboration wchodzą główni badacze Regina DeMina, profesor fizyki i Aran Garcia Bellido, profesor nadzwyczajny fizyki, a także pracownicy naukowi ze stopniem doktora oraz studenci studiów magisterskich i licencjackich.
Naukowcy z Uniwersytetu w Rochester mają długą historię pracy w CERN w ramach współpracy Compact Muon Solenoid (CMS), w tym odegrali kluczową rolę w odkryciu bozonu Higgsa w 2012 roku. Prawa autorskie: Samuel Joseph Herzog; Juliana Mariusza Urdana
Dziedzictwo odkryć i innowacji w CERN
CERN, mieszczący się w Genewie w Szwajcarii, jest największym na świecie laboratorium fizyki cząstek elementarnych i słynie z pionierskich odkryć i najnowocześniejszych eksperymentów.
Naukowcy z Rochester mają długą historię pracy w CERN w ramach współpracy CMS, w tym odgrywania kluczowych ról w… Odkrycie bozonu Higgsa w 2012 r– Cząstka elementarna, która pomaga wyjaśnić pochodzenie masy we wszechświecie.
Prace w ramach współpracy obejmują gromadzenie i analizowanie danych zebranych z detektora elektromagnetycznego mionów wbudowanego w Wielki Zderzacz Hadronów w CERN, największy i najpotężniejszy akcelerator cząstek na świecie. LHC składa się z pierścienia nadprzewodzących magnesów i struktur akceleracyjnych o długości 27 km, zbudowanego pod ziemią i rozciągającego się wzdłuż granicy szwajcarsko-francuskiej.
Podstawowym celem LHC jest badanie podstawowych elementów składowych materii i sił, które nimi rządzą. Osiąga się to poprzez przyspieszanie wiązek protonów lub jonów do prędkości bliskiej prędkości światła i zderzanie się ze sobą przy niezwykle wysokich energiach. Zderzenia te odtwarzają warunki podobne do tych, które istniały milisekundy po Wielkim Wybuchu, umożliwiając naukowcom badanie zachowania cząstek w ekstremalnych warunkach.
Demontaż zjednoczonych sił
W XIX wieku naukowcy odkryli, że różne siły elektryczności i magnetyzmu są ze sobą powiązane: zmieniające się pole elektryczne wytwarza pole magnetyczne i odwrotnie. Odkrycie to stworzyło podstawę dla elektromagnetyzmu, który opisuje światło jako falę i wyjaśnia wiele zjawisk w optyce, a także opisuje wzajemne oddziaływanie pól elektrycznych i magnetycznych.
Opierając się na tym zrozumieniu, fizycy w latach 60. XX wieku odkryli, że elektromagnetyzm jest powiązany z inną siłą – siłą słabą. Oddziaływanie słabe działa w jądrze atomów i jest odpowiedzialne za takie procesy, jak rozpad radioaktywny i napędzanie produkcji energii w Słońcu. Odkrycie to doprowadziło do rozwoju teorii elektrosłabej, która zakłada, że elektromagnetyzm i oddziaływanie słabe są w rzeczywistości niskoenergetycznymi przejawami jednolitej siły zwanej ujednoliconym oddziaływaniem elektrosłabym. Kluczowe odkrycia, takie jak bozon Higgsa, potwierdziły tę koncepcję.
Rozwój oddziaływań elektrosłabych
Zespół CMS dokonał niedawno jednego z najdokładniejszych pomiarów tej teorii, analizując miliardy zderzeń protonów w Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERN. Skupili się na pomiarze słabego kąta mieszania – parametru opisującego sposób, w jaki elektromagnetyzm i słabe siły mieszają się ze sobą, tworząc cząstki.
Poprzednie pomiary kąta mieszania elektrosłabego wywołały kontrowersje w środowisku naukowym. Jednak najnowsze wyniki są ściśle zgodne z przewidywaniami Modelu Standardowego fizyki cząstek elementarnych. Absolwentka Rochester Rice Taus i doktorantka Aliko Khokhonishvili wdrożyły nowe techniki, aby zmniejszyć niepewność metodologiczną związaną z tym pomiarem, zwiększając jego dokładność.
Zrozumienie słabego kąta mieszania rzuca światło na współpracę różnych sił we wszechświecie w najmniejszych skalach, pogłębiając zrozumienie podstawowej natury materii i energii.
„Zespół z Rochester opracowuje innowacyjne techniki i mierzy parametry elektrosłabe od 2010 roku, a następnie wdraża je w Wielkim Zderzaczu Hadronów” – mówi Budick. „Te nowe techniki zwiastują nową erę testowania dokładności przewidywań Modelu Standardowego”.
Współpraca CMS to międzynarodowa współpraca naukowa odpowiedzialna za eksperyment Compact Muon Solenoid (CMS) w Wielkim Zderzaczu Hadronów Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych (CERN). Współpraca skupia ponad 4000 naukowców z ponad 200 instytucji i 50 krajów, którzy prowadzą badania z zakresu fizyki wysokich energii, badania cząstek i oddziaływań podstawowych, w tym słynne odkrycie bozonu Higgsa w 2012 roku.
„Odkrywca. Nieprzepraszający przedsiębiorca. Fanatyk alkoholu. Certyfikowany pisarz. Wannabe tv ewangelista. Fanatyk Twittera. Student. Badacz sieci. Miłośnik podróży.”
More Stories
Szybko schładzające się egzotyczne obiekty zmieniają fizykę gwiazd neutronowych
Jak Denisovanie przetrwali i prosperowali na „dachu świata”
Ciecz o temperaturze 300°C wycieka z kominowych otworów wentylacyjnych głęboko w Oceanie Arktycznym