Srážka na LHC posiluje kvarky jako elementární částice bez vnitřní struktury

Detektor CMS na Grande Colisor CERNu analyzoval srážky protonů a nenašel žádné známky vnitřní struktury v kvarcích. Výzkum použil data z druhé fáze provozu LHC a testoval měřítka až do 10⁻²⁰ metrů. Výsledky posilují současný model částicové fyziky.

Kvarky tvoří protony a neutrony, které zase tvoří běžnou hmotu. Teorie je popisuje jako bodové částice bez menších částí. Předchozí Experimentos již tento názor potvrdily, ale hledání hlubších vrstev pokračuje. Nová studie posouvá hranici pozorování.

Metoda řízeného vyšetřování proudu Rutherford

Experiment se řídí principem, který použil Ernest Rutherford v roce 1911. Ele bombardoval zlatou fólii částicemi alfa a pozoroval úhly rozptylu. Většina prošla přímo, ale někteří se odrazili. Isso odhalil atomové jádro soustředěné ve středu.

Na LHC srážky protonů rozbíjejí tyto protony na kvarky. Kvarky vycházejí jako výtrysky částic. CMS měří rozložení úhlů mezi těmito tryskami. Pokud by kvarky měly vnitřní strukturu, tvar jetů by se při určitých energiích měnil. Shromážděná data tuto výraznou odchylku nevykazují.

Tým zkoumal více než milion událostí. Rozložení úhlů odpovídá předpovědím Modelo Padrão pro bodové částice. Rozdíly Pequenas se objevují ve vysokých hmotnostních rozsazích, ale spadají do statistických a systematických nejistot.

Análise využívá 138 fb⁻¹ dat při 13 TeV

Studie je založena na srážkách při 13 teraelektronvoltech. Integrovaný jas dosahuje 138 fb⁻¹. Výzkumníci korigovali efekty detektorů a porovnávali je s rušivými výpočty QCD v pořadí NNLO plus elektroslabé korekce NLO.

• Distribuições normalizované úhlové úhly v různých hmotnostních rozsazích di-jet
• Přímé Comparação se scénáři složených kvarků
• Limites v kontaktních interakcích mezi kvarky
• Restrições do extra dimenzí, kvantových černých děr a zprostředkovatelů temné hmoty

Dosud nejpřísnější limity vylučují složené kvarky nad určitými energetickými stupnicemi. V referenčním modelu s levotočivými kvarky limit pro konstruktivní interferenci dosahuje 37 TeV.

Quarks zůstávají základními bloky

Fyzika již prošla několika revolucemi. Átomos byly až do objevení jádra nedělitelné. Prótons a neutrony se jevily jako elementární, dokud nebyly v roce 1968 na SLAC potvrzeny kvarky. Agora, CMS posouvá test na vzdálenosti tisíckrát menší, než je velikost protonu.

Leia Também

Nikki Glaser odhaluje, že nebyla pozvána na svatbu Taylor Swift a Travise Kelceho

Desmond Bane trefil sedm trojek a Magic porazil Pistons 113:105 ve hře 3

IPhone Ultra je název skládacího zařízení Apple s plánovaným uvedením na září

Mesmo bez známek substruktury, vědci nevylučují možnosti v ještě menších měřítcích. Současný experiment omezuje struktury větší než 10⁻²⁰ m. Isso je ekvivalentní asi jedné stotisícině průměru protonu.

Výsledek také omezuje další jevy mimo Modelo Padrão. Pro anomální gluony Acoplamentos, částice podobné axionům a mediátory temné hmoty jsou stanoveny přísnější limity. Analýza pokrývá několik teoretických modelů v jediné publikaci.

Futuro LHC přinese větší přesnost

Třetí fáze provozu LHC již sbírá nová data. Modernizace HiLumi LHC, plánovaná na rok 2030, dramaticky zvýší četnost kolizí. S více statistikami výzkumníci sníží nejistoty při měření úhlu rozptylu.

Přesnější Medições by mohla odhalit jemné odchylky nebo dále potvrdit bodové chování kvarků. CMS plánuje pokračovat v hledání známek nové fyziky v tryskových distribucích.

Na těchto částicích závisí běžná hmota kolem nás. Objev Qualquer o jeho složení by ovlivnil chápání vesmíru, včetně problémů, jako je temná hmota a sjednocení sil. Prozatím si kvarky udržují svou pozici jako elementární částice.

Vědci zdůrazňují, že absence důkazů neprokazuje definitivní absenci. Budoucnosti Experimentos s vyššími energiemi nebo různými technikami by mohly prozkoumat ještě menší vzdálenosti. LHC zůstává hlavním nástrojem pro tuto hranici.