Evrendeki simetri tam olarak nedir? Bilim adamı: Anlaması zor, ama derin bir anlamı var
Doğanın simetrisi, kütle çekiminin evrenselliğinden doğal kuvvetlerin yüksek enerji altında birliğine kadar, evren hakkındaki temel anlayışımıza önemli ipuçları sağlar.
1970'lerde fizikçiler, elektronlardan fotonlara evrendeki tüm parçacıkları ve aradaki tüm parçacıkları birbirine bağlayan potansiyel bir simetri keşfettiler. Süpersimetri adı verilen bu bağlantı, spinin garip kuantum özelliklerine dayanır ve yeni bir fizik anlayışının kilidini açmanın anahtarı olabilir.
Simetri gelişimi
Yüzyıllar boyunca simetri, fizikçilerin evrendeki potansiyel bağlantıları ve temel ilişkileri bulmalarına izin verdi. Isaac Newton (Isaac Newton), elmayı ağaçtan çeken yerçekiminin, ayın güneşin yörüngesinde dönmesini sağlayan yerçekimi ile tamamen aynı olduğunu ilk keşfettiğinde, bir simetri keşfetti: Yerçekimi yasası gerçekten evrensel olarak uygulanabilir. . Bu içgörü ona doğanın işleyişini anlamada büyük bir adım attı.
19. yüzyıl boyunca, dünyanın her yerinden fizikçiler elektriğin, manyetizmanın ve radyasyonun tuhaf özellikleri karşısında şaşkına döndüler. Teller boyunca akımın akışını sağlayan nedir? Dönen bir mıknatıs aynı akımı nasıl sürdürebilir? Işık bir dalga mı yoksa parçacık mı? James Clerk Maxwell tüm bu farklı araştırma dallarını basit bir sette birleştirdi Denklem: Elektromanyetikte, onlarca yıl süren yoğun düşünmenin ardından, net bir dijital atılım gerçekleştirdi.
Albert Einstein ayrıca Newton'un teorisini bir adım öne alarak izini bıraktı. Pozisyonunuz veya hızınız ne olursa olsun tüm fizik kanunlarının aynı olması gerektiği teorisini ortaya attı, özel görelilik teorisini ortaya çıkardı; bu doğal simetriyi korumak için zaman ve mekan kavramlarının yeniden yazılması gerekiyor. Yerçekimini ekleyerek, modern kuvvet anlayışımız olan genel görelilik teorisine ulaştı.
Koruma yasalarımız bile - enerji korunumu, momentumun korunumu vb. - simetriye bağlıdır. Her gün bir deney yapıp aynı sonucu alabilmeniz, Amy Knott'un matematik dehası aracılığıyla enerjinin korunumu yasasına yol açan zaman simetrisini ortaya koymaktadır. Eğer deneyinizi tekrarlarsanız ve yine de aynı sonucu alırsanız, elbette sadece uzayın simetrisini ve buna karşılık gelen momentum korunumunu bulabilirsiniz.
Makro dünyada, doğada karşılaştığımız tüm simetri fenomeni budur, ancak atom altı dünya farklı bir resimdir. Evrenimizdeki temel parçacıkların "spin" adı verilen ilginç bir özelliği vardır. İlk olarak, atomları farklı bir manyetik alandan yayarak, dönen yüklü bir metal top gibi yollarını saptıran bir deneyde keşfedildi.
Ancak atom altı parçacıklar dönmezler, sadece belirli deneylerde yüklü metal toplar gibi davranırlar. Geleneksel dünyadaki benzerlerinin aksine, atom altı parçacıkların dönüş miktarı aynı değildir. Aksine, her parçacığın kendine özgü dönüş miktarı vardır.
Çeşitli parçacık verileri için, bazı parçacıklar elektronların ½ spini, diğer parçacıklar ise fotonların dönüşü 1 gibidir. Bir fotonun dönen yüklü bir metal top gibi nasıl hareket edebileceğini bilmek istiyorsanız, "spin" i atom altı parçacıkların başka bir özelliği olarak özgürce düşünebilirsiniz. Onların kütlesini ve yükünü anlamalıyız. Parçacıklar bu özellikten daha fazlasına sahiptir ve bazılarının daha azı vardır.
Genel olarak iki tür parçacık vardır: bir tür yarım tamsayı döndürmedir (1/2, 3/2, 5/2, vb.), Diğer tür bir tamsayı döndürmesidir (0, 1, 2, vb.) ) parçacığı. Bu yarıya "fermiyonlar" denir ve dünyamızın temel parçacıklarından oluşur: elektronlar, kuarklar, nötrinolar vb. Diğerleri "bozonlar" olarak adlandırılır ve doğal güçlerin taşıyıcılarıdır: fotonlar, gluonlar ve diğerleri.
Ancak 1970'lerde, sicim kuramcıları parçacık spininin doğasını eleştirel bir şekilde incelemeye başladılar ve orada doğal bir simetri olup olmadığından şüphe etmeye başladılar. Bu fikir kısa sürede ip dünyasının ötesine geçti ve parçacık fiziğinde aktif bir araştırma alanı haline geldi. Doğruysa, bu "süper simetri" görünüşte tamamen farklı olan bu iki parçacık ailesini birleştirecektir. Peki bu süpersimetri neye benzeyecek?
Temel ilke, süpersimetride, bozon dünyasında, her fermiyonun bir "süper işbirlikçi parçacık" (kısaca "spartikül") olacağı ve bunun tersi, kütle ve yükün tamamen aynı olması, ancak dönüşlerin farklı olmasıdır. . Örneğin, bir elektronun parçacığı ("seçici") elektronla aynı kütleye ve yüke sahip olmalı, ancak dönüşü 1 olmalıdır.
Öyleyse, her durumda, bu simetri evrenimizde bozulmalı ve yıldız kütlesini parçacık çarpıştırıcısının menzilinin ötesine itmeliyiz. Şimdiye kadar, süpersimetriyi elde etmenin birçok farklı yolu var.Tüm yöntemler, altların, durdurma kuarklarının, sneutronların ve diğerlerinin farklı niteliklerini tahmin eder ve seçer.
Şimdiye kadar, süpersimetri ile ilgili hiçbir kanıt bulunamadı ve Büyük Hadron Çarpıştırıcısı üzerindeki deneyler, en basit süpersimetri modelini dışladı. Ancak bu, doğada süpersimetri olmadığını doğrulamıyor, ihtiyacımız olan şey daha fazla araştırma.
İlgilenen arkadaşlar, ihtiyacınız olan bilgiyi elde etmek için doğrudan evrenin simetrisine girmek için Toutiao uygulamasının üzerindeki arama kutusunu kullanabilir!
