La collisione all’LHC rafforza i quark come particelle elementari prive di struttura interna

Il rilevatore CMS, presso l’Grande Colisor del CERN, ha analizzato le collisioni di protoni e non ha trovato prove di struttura interna nei quark. La ricerca ha utilizzato i dati della seconda fase operativa dell’LHC e ha testato scale fino a 10⁻²⁰ metri. I risultati rafforzano l’attuale modello della fisica delle particelle.

I quark formano protoni e neutroni, che a loro volta costituiscono la materia ordinaria. La teoria li descrive come particelle puntiformi, senza parti più piccole. I precedenti Experimentos hanno già confermato questa visione, ma la ricerca di strati più profondi continua. Il nuovo studio avanza il limite di osservazione.

Rutherford metodo di indagine attuale guidato

L’esperimento segue il principio utilizzato da Ernest Rutherford nel 1911. Ele ha bombardato una lamina d’oro con particelle alfa e ha osservato angoli di diffusione. La maggior parte è passata dritta, ma alcuni sono rimbalzati. Isso ha rivelato il nucleo atomico concentrato al centro.

All’LHC, le collisioni di protoni rompono questi protoni in quark. I quark escono come getti di particelle. Il CMS misura la distribuzione degli angoli tra questi getti. Se i quark avessero una struttura interna, la forma dei getti cambierebbe a determinate energie. I dati raccolti non mostrano questa deviazione significativa.

Il team ha esaminato più di un milione di eventi. Le distribuzioni angolari corrispondono alle previsioni Modelo Padrão per le particelle puntiformi. Le differenze Pequenas compaiono in intervalli di massa elevati, ma rientrano nelle incertezze statistiche e sistematiche.

Análise utilizza 138 fb⁻¹ di dati a 13 TeV

Lo studio si basa su collisioni a 13 teraelettronvolt. La luminosità integrata raggiunge 138 fb⁻¹. I ricercatori hanno corretto gli effetti del rivelatore e li hanno confrontati con i calcoli QCD perturbativi in ​​ordine NNLO, oltre alle correzioni NLO elettrodeboli.

• Distribuições angoli angolari normalizzati in vari intervalli di massa del di-jet
• Comparação diretto con scenari a quark composti
• Limites nelle interazioni di contatto tra quark
• Restrições verso dimensioni extra, buchi neri quantistici e mediatori della materia oscura

I limiti più severi finora escludono i quark composti al di sopra di determinate scale energetiche. Nel modello di riferimento con quark levogiri il limite arriva a 37 TeV per l’interferenza costruttiva.

Quarks rimangono blocchi fondamentali

La fisica ha già attraversato diverse rivoluzioni. Átomos erano indivisibili fino alla scoperta del nucleo. Prótons e i neutroni apparivano elementari finché i quark non furono confermati nel 1968 allo SLAC. Agora, il CMS spinge il test a distanze mille volte più piccole della dimensione del protone.

Leia Também

Lo smartphone OpenAI potrebbe fallire, ma sfiderà l’iPhone, afferma l’analista

Hailey Bieber mostra momenti rari con il figlio Jack Blues su Instagram Stories

Atlas V lancia 29 satelliti Amazon ed eguaglia il record per il carico utile più pesante

Mesmo senza segni di sottostruttura, gli scienziati non escludono possibilità su scale ancora più piccole. L’attuale esperimento limita le strutture più grandi di 10⁻²⁰ m. Isso equivale a circa un centomillesimo del diametro di un protone.

Il risultato limita anche altri fenomeni oltre Modelo Padrão. Ai gluoni anomali Acoplamentos, alle particelle simili ad assioni e ai mediatori della materia oscura vengono assegnati limiti più severi. L’analisi copre diversi modelli teorici in un’unica pubblicazione.

Futuro di LHC porterà maggiore precisione

La terza fase delle operazioni dell’LHC sta già raccogliendo nuovi dati. L’aggiornamento dell’HiLumi LHC, previsto per il 2030, aumenterà notevolmente il tasso di collisione. Con più statistiche, i ricercatori ridurranno le incertezze nella misurazione dell’angolo di diffusione.

Medições più accurato potrebbe rivelare sottili deviazioni o confermare ulteriormente il comportamento puntuale dei quark. CMS prevede di continuare la ricerca di segni di nuova fisica nelle distribuzioni dei getti.

La materia ordinaria che ci circonda dipende da queste particelle. La scoperta di Qualquer sulla sua composizione influenzerebbe la comprensione dell’universo, comprese questioni come la materia oscura e l’unificazione delle forze. Per ora i quark mantengono la loro posizione di particelle elementari.

Gli scienziati sottolineano che l’assenza di prove non dimostra l’assenza definitiva. I futuri Experimentos con energie più elevate o tecniche diverse potrebbero esplorare distanze ancora più piccole. L’LHC rimane lo strumento principale per questa frontiera.