Детекторът CMS в Grande Colisor на CERN анализира сблъсъци на протони и не откри доказателства за вътрешна структура в кварките. Изследването използва данни от втората фаза на работа на LHC и тества скали до 10⁻²⁰ метра. Резултатите подсилват настоящия модел на физиката на частиците.
Кварките образуват протони и неутрони, които от своя страна изграждат обикновената материя. Теорията ги описва като точкови частици, без по-малки части. Предишни Experimentos вече потвърдиха това мнение, но търсенето на по-дълбоки слоеве продължава. Новото проучване напредва границата на наблюдение.
Метод за изследване на управляван ток Rutherford
Експериментът следва принципа, използван от Ernest Rutherford през 1911 г. Ele бомбардира златно фолио с алфа частици и наблюдава ъгли на разсейване. Повечето минаха направо, но някои рикошираха. Isso разкри атомното ядро, концентрирано в центъра.
В LHC сблъсъци на протони разбиват тези протони на кварки. Кварките излизат като струи от частици. CMS измерва разпределението на ъглите между тези струи. Ако кварките имаха вътрешна структура, формата на струите би се променила при определени енергии. Събраните данни не показват това значително отклонение.
Екипът проучи повече от милион събития. Ъгловите разпределения съответстват на прогнозите на Modelo Padrão за точкови частици. Pequenas разликите се появяват във високи диапазони на маса, но попадат в рамките на статистическа и систематична несигурност.
Análise използва 138 fb⁻¹ данни при 13 TeV
Изследването се базира на сблъсъци при 13 тераелектронволта. Интегрираната яркост достига 138 fb⁻¹. Изследователите коригираха ефектите на детектора и ги сравниха с пертурбативни QCD изчисления в NNLO ред, плюс електрослаби NLO корекции.
- Distribuições нормализирани ъглови ъгли в различни диапазони на ди-струйни маси
- Директен Comparação със сценарии за съставен кварк
- Limites при контактни взаимодействия между кварки
- Restrições към допълнителни измерения, квантови черни дупки и медиатори на тъмна материя
Най-строгите ограничения досега изключват съставни кварки над определени енергийни скали. В референтния модел с леви кварки границата достига 37 TeV за конструктивна интерференция.
Quarks остават като основни блокове
Физиката вече е преминала през няколко революции. Átomos бяха неделими до откриването на ядрото. Prótons и неутроните изглеждаха елементарни, докато кварките не бяха потвърдени през 1968 г. в SLAC. Agora, CMS избутва теста до разстояния хиляда пъти по-малки от размера на протона.
Mesmo без признаци на подструктура, учените не изключват възможности в още по-малки мащаби. Настоящият експеримент ограничава структури, по-големи от 10⁻²⁰ m. Isso е еквивалентен на около една стохилядна от диаметъра на протон.
Резултатът ограничава и други явления извън Modelo Padrão. Acoplamentos аномални глуони, аксионоподобни частици и медиатори на тъмна материя получават по-строги ограничения. Анализът обхваща няколко теоретични модела в една публикация.
Futuro на LHC ще донесе повече прецизност
Третата фаза от работата на LHC вече събира нови данни. Надграждането на HiLumi LHC, планирано за 2030 г., драстично ще увеличи честотата на сблъсъци. С повече статистика изследователите ще намалят несигурността при измерването на ъгъла на разсейване.
По-точният Medições може да разкрие фини отклонения или допълнително да потвърди точковото поведение на кварките. CMS планира да продължи търсенето на признаци на нова физика в струйните разпределения.
Обикновената материя около нас зависи от тези частици. Откритието на Qualquer за неговия състав би повлияло на разбирането на Вселената, включително въпроси като тъмната материя и обединяването на силите. Засега кварките запазват позицията си на елементарни частици.
Учените подчертават, че липсата на доказателства не доказва окончателно отсъствие. Experimentos фючърси с по-високи енергии или различни техники могат да изследват дори по-малки разстояния. LHC остава основният инструмент за тази граница.