By , 发表: 10月. 17, 2023

物理学家寻找揭示宇宙奥秘的线索的一种方法是将物质粉碎在一起并检查碎片. 但是这些破坏性的实验虽然提供了令人难以置信的信息,但也有局限性.

博彩平台推荐是两个科学家 研究核粒子物理 使用位于瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究中心的大型强子对撞机. 与一个国际核物理和粒子物理学家小组合作, 博彩平台推荐的团队意识到,隐藏在以往研究数据中的是一个非凡而创新的实验.

在《博彩app推荐》上发表的一篇新论文中, 博彩平台推荐和同事开发了一种新的测量方法 一个叫做τ的粒子摆动得有多快.

博彩平台推荐的新方法关注的是进入加速器的粒子相互擦身而过的时间,而不是它们在正面碰撞中相撞的时间. 令人惊讶的是, 这种方法可以比以前的技术更精确地测量tau粒子的摆动. 这是近20年来科学家们第一次测量到这种被称为“地球自转”的摆动 磁矩它可能有助于阐明诱人的裂缝 出现在已知的物理定律中.

            显示粒子偏离垂直轴摆动的图表.

页面顶部: 欧洲核子研究中心的大型强子对撞机可用于研究多种基本粒子, 包括神秘而罕见的tau粒子. 上图: 电子、μ子和τ子在磁场中都像陀螺一样摆动. 测量摆动速度可以为量子物理学提供线索. 杰西刘, CC BY-ND

 

                

为什么要测量摆动?

电子,原子的组成部分,有两个更重的表亲,叫做 μ子和tau. Taus是这个三口之家最重的,也是最神秘的, 因为它们只存在极短的时间.

有趣的是, 当你放置一个电子, 磁场中的μ子或tau, 这些粒子的摆动方式类似于桌子上旋转的陀螺的摆动方式. 这种摆动被称为粒子的磁矩. 博彩平台推荐有可能预测这些粒子的摆动速度 粒子物理学的标准模型 ——科学家博彩app推荐粒子相互作用的最佳理论.

自20世纪40年代以来,物理学家一直对测量磁矩以揭示耐人寻味的现象感兴趣 量子世界的效应. 根据量子物理学,粒子云和反粒子云是不断的 突然出现又突然消失. 这些短暂的波动稍微改变了电子的速度, μ子和陶子在磁场中摆动. 通过非常精确地测量这种摆动, 物理学家可以通过观察这团云来发现可能存在的未被发现的粒子.

            显示基本粒子的图表.  

电子, 在粒子物理学的标准模型中,μ子和τ子是三种密切相关的粒子——科学家们目前对自然基本定律的最佳描述. MissMJ,库什/维基共享资源

                 

测试电子、μ子和τ子

1948年,理论物理学家朱利安·施温格首次计算出量子云 改变了电子的磁矩. 从那时起, 实验物理学家已经测量出电子摆动的速度达到了惊人的速度 小数点后13位.

粒子越重, 由于未被发现的新粒子潜伏在它的量子云中,它的摆动就会改变得越多. 由于电子很轻,这限制了它们对新粒子的敏感性.

μ子和τ子比电子重得多,但寿命也短得多. 而μ子只存在几微秒, 芝加哥附近费米实验室的科学家测量了μ子的磁矩 小数点后十位 in 2021. 他们发现,μ子的摆动速度明显快于标准模型的预测, 这表明未知粒子可能出现在μ子的量子云中.

τ粒子是粒子族中最重的粒子,其质量是介子的17倍,是介子的3倍,比电子重500倍. 这让他们更 对潜在未被发现的粒子敏感 在量子云中. 但taus也是最难观测到的,因为它们的寿命只有μ子存在时间的百万分之一.

迄今为止,对tau磁矩的最佳测量是在2004年使用 现已退役的电子对撞机 在欧洲核子研究中心. 尽管这是一项令人难以置信的科学壮举, 经过多年的数据收集,这个实验可以测量出tau的摆动速度 小数点后两位. 不幸的是,为了检验标准模型,物理学家需要进行测量 精确10倍.

            图表显示两个粒子几乎相撞.

而不是两个原子核正面碰撞产生tau粒子, 两个铅离子可以擦肩而过,但仍然会产生铅离子. 杰西刘, CC BY-ND 

     

铅离子的近射物理

自从2004年测量tau的磁矩以来, 物理学家一直在寻找测量tau摆动的新方法.

大型强子对撞机通常将两个原子的原子核撞在一起,这就是为什么它被称为对撞机. 这些正面碰撞产生了 烟花碎片展示 这可以包括博彩平台推荐, 但是嘈杂的环境阻碍了对tau磁矩的精确测量.

2015 - 2018年, 在欧洲核子研究中心有一个实验,主要是为了让核物理学家研究 外来热物质 在正面碰撞中产生. 在这个实验中使用的粒子是被剥夺了电子的铅原子核——称为铅离子. 铅离子带电并产生 强电磁场.

铅离子的电磁场中含有被称为光子的光粒子. 当两个铅离子碰撞时, 它们的光子也可以相互碰撞,并将所有能量转化为一对粒子. 科学家们过去研究的就是这些光子碰撞 测量μ介子.

这些铅离子实验于2018年结束, 但直到2019年,博彩平台推荐中的一个, 杰西刘, 与牛津的粒子物理学家莉迪亚·贝雷斯福德合作, 英格兰, 并意识到来自相同铅离子实验的数据可能被用于做一些新的事情:测量tau的磁矩.

这一发现完全出乎意料. 它是这样的:铅离子太小了,在碰撞实验中经常会错过对方. 但偶尔,离子会非常靠近彼此而不接触. 当这种情况发生时, 当离子继续欢快地飞行时,伴随它们的光子仍然会撞在一起.

这些光子碰撞可以产生各种各样的粒子,就像之前实验中的μ子一样, 还有博彩平台推荐。. 但没有正面碰撞产生的混乱烟花, 这些擦肩而过的事件要安静得多,是测量难以捉摸的tau蛋白特征的理想选择.

博彩平台推荐兴奋的是, 当研究小组回顾2018年的数据时, 事实上,这些铅离子的“险些”产生了tau粒子. 有一项新的实验隐藏在众目睽睽之下!

 地下隧道中的长管.

大型强子对撞机在试图将粒子粉碎在一起之前,将粒子加速到令人难以置信的高速度, 但并不是所有的尝试都能成功碰撞. 马克西米连布赖斯/欧洲核子研究中心, CC冲锋队

      

二十年来第一次测量tau摆动

2022年4月,欧洲核子研究中心团队宣布博彩平台推荐发现了 产生tau粒子的直接证据 在铅离子接近脱靶时. 使用这些数据, 该团队还能够测量tau磁矩,这是自2004年以来第一次进行这样的测量. 最终结果于10月10日公布. 12, 2023.

这个具有里程碑意义的结果测量了tau摆动到小数点后两位. 令博彩平台推荐大为吃惊的是, 该方法仅使用2018年记录的一个月的数据就追平了之前的最佳测量方法.

经过近20年没有实验进展, 这一结果为测试标准模型预测所需的精度提高十倍开辟了一条全新而重要的道路. 令人兴奋的是,更多的数据即将出炉.

大型强子对撞机刚刚重启 9月6日铅离子数据采集. 28, 2023,经过日常维护和升级. 博彩平台推荐的团队计划到2025年将铅离子近靶数据的样本量增加四倍. 数据的增加将使tau磁矩测量的精度提高一倍, 分析方法的改进可能会更进一步.

Tau粒子是物理学家研究神秘量子世界的最佳窗口之一, 博彩平台推荐对即将到来的结果可能揭示宇宙基本性质的惊喜感到兴奋.


杰西刘物理学研究员; 剑桥大学丹尼斯·V. Perepelitsa,物理系副教授, 博彩平台推荐

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