Karanlık madde? Ekstra boyut? Keşfetmek için Büyük Hadron Çarpıştırıcısı
Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) kesildikten sonra yeniden başlatıldı. 2012'deki ilk operasyonu sırasında, Büyük Hadron Çarpıştırıcısının Higgs bozonunu ilk tespit ettiği haberi manşetlere taşındı.Yeni yükseltilen parçacık hızlandırıcı, antimadde çalışması yoluyla yeni keşifler sağlama, karanlık maddenin gizemini keşfetme ve hatta ortaya çıkarma potansiyeline sahiptir. Ek boyutların varlığı.
İsviçre'nin Cenevre kentindeki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), iki yıldan fazla bir süre çevrimdışı kaldıktan sonra tekrar açıldı. İlk üç yıl boyunca, parçacık hızlandırıcının Higgs bozonunu tespit ettiğinden şüpheleniliyordu.Bu patlayıcı haber, Astronomy Online Collection'ın iki sayısının ve Daily Astronomy Online Collection'ın bir sayısının odak noktasını oluşturuyor. Higgs bozonu, Standart Modeldeki eksik parçadır ve bilim adamları onu neredeyse tüm fiziği anlamamız için temel olarak kullanırlar.
Resim: Hadron Çarpıştırıcısının resmi
Standart model, Higgs bozonunun varlığını öngörür, ancak bu zor parçacık LHC'den önce hiç tespit edilmemiştir. Şimdi, çarpıştırıcının ilk işletim maliyeti yaklaşık 3,6 milyar ABD doları olduğundan, yaklaşık 90 gigabayt veri üretmesi üç yıl sürdü ve standart modelin kanıtları toplanıyor. Ve bu arada, ortalama olarak her 25 megabayt veri 1 dolara mal oluyor - bu bir "hırsızlık"!
Büyük Hadron Çarpışması bize ne anlatıyor?
Büyük Hadron Çarpıştırıcısı, planlanan yükseltmeler nedeniyle 2013'ün başlarında kapatıldı. Kapanma sırasında bilim adamları ve mühendisler, çarpışma sürecinde parçacıkları yönlendirmek için kullanılan mıknatısları değiştirmek ve bu mıknatıslar arasında 10.000'den fazla elektrik bağlantısını sürdürmek için çalıştılar. Mıknatısın süper iletken durumunu korumak için gerekli kriyojenik teknoloji güncellendi ve kirişteki kaplama da güncellendi. Bu kaplama, elektronların borunun her iki tarafından yırtılmasını ve böylece deneye müdahale etmesini önler.
Resim: Büyük Hadron Çarpıştırıcısının Ayrıntıları
En önemlisi, parçacık ışını artık daha konsantre (yani daha dar) ve daha yüksek bir enerjiye sahip. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda üretilen çarpışmalar artık 13 TeV'e (veya 13 trilyon elektron voltuna) ulaşabilir ve bu, önceki işleminin 8 TeV sınırının neredeyse iki katıdır. Bu sayılar açısından, çoğumuz trilyon elektron voltluk birimlere sık sık dokunmadığımız için, "trilyon" ön eki "13" ve ardından 12 sıfır anlamına gelir. Normal bir görünür ışık fotonu yalnızca 1 ila 3 elektron volt taşır (arkada sıfır yoktur). Uranyum atomları, 200 MeV üretmek için nükleer fisyon yoluyla bölünür (yani, 200'den sonra 6 sıfır vardır).
Bu yüksek enerjiler, yükseltmeden önce imkansız olan parçacıkları tespit etmek ve fiziksel teorileri test etmek için fırsatlar yaratacaktır.
Örneğin, Higgs bozonunun tespiti, Standart Model problemini çözmenin büyük bir bölümünü sağlasa da, hala bir boşluk var ya da bildiğimiz fiziksel gerçek, Standart Modelin şu anda bunu açıklayamamasıdır. Süpersimetri teorisi, kalite kaynağı gibi standart modeldeki bazı boşlukları doldurmak için tasarlanmış bir uzantıdır. Bazı parçacık fizikçileri, Standart Model aracılığıyla bildiğimiz tüm parçacıkların aslında "süpersimetrik parçacıklar" adı verilen ortaklara sahip olduğunu öne sürdüler. Varsa, LHC'nin yüksek enerjili çarpışmaları bu parçacıkları üretmelidir. Böyle bir tespit, süpersimetrinin evrenimiz için bir açıklama sağladığını güçlü bir şekilde kanıtlayacaktır.
Örnek: Standart modelde, altı tür fermiyon kuarktır (morla gösterilir) ve altısı leptondur (yeşille gösterilir) Fermiyonlara ek olarak, dört ayarlı bozon vardır (kırmızı ile gösterilir). Ve Higgs bozonu (sarı).
Önceki bölümde tartışıldığı gibi, karanlık madde evrendeki maddenin çoğunu oluşturur, ancak hala neden yapıldığından emin değiliz. Bir teori, bu şimdiye kadar keşfedilmemiş süper simetrik parçacıkların eksik malzemeyi oluşturabileceğidir. Bu nedenle, Büyük Hadron Çarpıştırıcısını tespit etmeleri, astrofiziğin ilgili alanlarına cevaplar sağlayabilir.
Farklı kuvvetlerin nasıl etkileşime girdiğine dair bazı teoriler, birbirlerinin varlığını algılamak için elektromanyetik kuvvetleri kullanmayan süpersimetrik parçacıkların varlığını daha fazla tahmin eder. Günlük çevre anlayışımızın çoğu elektrik, manyetizma ve ışık içerdiğinden, bu şekilde çalışmayan elektromanyetik kuvvetler "yabancı" olarak kabul edilir. Bu noktada, bu parçacıklar yalnızca tahminlerdir, çünkü elektromanyetik kuvvetler yoluyla etkileşime girip tespit edilmesini zorlaştırmazlar. Ancak, Higgs bozonu ile etkileşime girebilirler. Geliştirilmiş LHC, bu parçacıkların var olup olmadığını ve parçacık teorimizden hangisinin doğru olma ihtimalinin daha yüksek olduğunu belirleyebilir.
Örnek: Büyük Hadron Çarpıştırıcısında gözlemlenen proton çarpışmasına bağlı Higgs bozonu adayı olayı: Yukarıdaki kompakt müon bobini deneyi, iki fotona (sarı kesikli çizgi ve yeşil düz çizgi) dönüşümü göstermektedir. Olay, aşağıdaki toroidal alet deneyi, bozunarak dört müona (kırmızı iz) dönüşen bir olayı gösteriyor.
Daha yüksek enerji, çarpışmalarda daha fazla antimadde üretilmesine de izin verecektir. Fizikçiler, her madde parçacığının eşleşen bir karşı parçacığa sahip olduğunu keşfettiler, neredeyse aynılar, tek fark onun yükü. Elektronlar ve pozitronlar gibi madde ve antimadde çarpıştığında, yok olurlar ve bir enerji patlaması üretirler. Fizikçilerin açıklayamadığı şey, evrende neden antimaddeden çok daha fazla madde olduğu ve teorimiz bize Büyük Patlama sırasında aynı miktarda maddeyi üretmeleri gerektiğini söylüyor. Bu antimadde parçacıklarının daha fazlasını incelemek cevabı bulabilir.
Diğer kuvvetlerle karşılaştırıldığında, yerçekimi aslında oldukça zayıf bir kuvvettir, ancak bir merdivenden veya bir uçaktan paraşütle düşen herhangi biri buna inanmayabilir. Aslında vücudumuzdaki atomları birbirine bağlayan güç çok kuvvetlidir. Bazı fizikçiler, deneyimlediğimiz yerçekiminin zayıf olabileceğine inanıyor çünkü aslında ek boyutlara dağılmış durumda.
Örnek: "Yerçekimi" filminin afişi
Kaynak: Baidu Encyclopedia
Bizim boyutlarımızda bilinen aynı parçacıklar, yer çekiminin daha güçlü olduğu ekstra boyutta daha ağır bir biçimde var olabilir. Bu ağır parçacıklar tamamen teoriktir, ancak yükseltilmiş Büyük Hadron Çarpıştırıcısının yüksek enerjisi nedeniyle bu ağır parçacıklar ortaya çıkarılabilir. Dolayısıyla, tüm bu faktörleri bir araya getirerek, LHC diğer boyutların varlığını ortaya çıkarma yeteneğine sahiptir!
Örnek: "Yıldızlararası" filmindeki çok boyutlu uzayın fotoğrafları
Kaynak: Baidu Encyclopedia
Büyük Hadron Çarpıştırıcısı güvenli midir?
Öyleyse, yabancı parçacıklar, antimadde ve ekstra boyutlar hakkında bu kadar çok tartışmayla, "Büyük Hadron Çarpıştırıcısı deneyi güvenli mi?" Diye sorabilirsiniz, bu potansiyel keşifler bilim kurguya yakın görünse de, cevap yankılanan bir "evet". .
27 kilometre uzunluğundaki süper iletken mıknatıs halkası ilk açılmadan önce bile, fizikçilerin dünyanın kaderi pahasına deneyler yaptığını iddia eden birçok yanlış rapor vardı. Söylentilere göre Büyük Hadron Çarpıştırıcısı kara delikler yaratabilir. Bu fikri imkansız kılan birçok fiziksel neden var, ancak bizi bunun güvenli olduğuna inandıran en ikna edici kanıt, hala burada olmamız.
Örnek: "Yıldızlararası" filmindeki kara delik Kagantuya'nın fotoğrafları
Kaynak: Baidu Encyclopedia
Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndaki çarpışmalar aslında doğada defalarca tekrarlandı. Doğal oluşumları, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın parçacık fizikçilerinin onları incelemekle ilgilenmesinin nedenidir. Bilim adamlarının, onları nispeten kontrol edilebilir bir ortamda yakın mesafeden gözlemleyerek, evrenimizdeki bazı çözülmemiş gizemleri açığa çıkarması bekleniyor ve bu gizemler hala ulaşamayacağımız yerlerde.
Büyük Hadron Çarpıştırıcısının nasıl çalıştığı hakkında daha fazla bilgi için, lütfen Avrupa Nükleer Araştırma Komisyonu (CERN) tarafından sağlanan gerçekleri ve veri sayfalarını kontrol edin.
Referans
1. WJ Ansiklopedisi
2. Astronomik terimler
3. hızlı ve kirli ipuçları- çilekli mango sihirbazı
İlgili herhangi bir içerik ihlali varsa, silmek için lütfen 30 gün içinde yazarla iletişime geçin
Lütfen yeniden basım için yetki alın ve bütünlüğü korumaya ve kaynağı belirtmeye dikkat edin
