'S Werelds Grootste Atom Smasher Returns: 4 Dingen Die Het Kon Vinden

{h1}

De large hadron collider start dit jaar opnieuw op na een onderbreking van twee jaar. Hier zijn vier dingen die wetenschappers hopen te vinden.

'S Werelds grootste deeltjes-botser bereidt zich voor op een nieuwe reeks van smashende deeltjes samen met bijna de snelheid van het licht. Na een onderbreking van twee jaar voor upgrades, zal de Large Hadron Collider (LHC) dit jaar opnieuw opstarten en zal naar verwachting twee keer zo krachtig zijn als tijdens de eerste run.

In 2012 hielp de LHC bij het vinden van bewijs van het Higgs-deeltje, het deeltje waarvan wordt gedacht dat het verklaart hoe andere deeltjes hun massa krijgen. De ontdekking bevestigde theoretische berekeningen tientallen jaren geleden en versterkte het standaardmodel, het huidige raamwerk van deeltjesfysica.

Met de LHC gepland om te draaien op energieën krachtiger dan welke eerdere deeltjesversneller dan ook, wat hopen natuurkundigen nu te vinden? [Zie foto's van de Large Hadron Collider]

Wanneer de LHC dit jaar opnieuw opblinkt, bereikt hij energieën van 13 biljoen elektronvolt, met voldoende stroom om 1 ton koper te smelten. Deze run zal naar verwachting duren tot 2018.

Tijdens de 2015-bijeenkomst van de American Association for the Advancement of Science, gehouden op 12 en 16 februari in San Jose, Californië, spraken verschillende onderzoekers die betrokken waren bij de experimenten over hun verwachtingen voor de komende jaren. "We zullen de eerste scheuren in het standaardmodel zien", zegt Michael Williams, universitair docent fysica aan het MIT, die gegevens van de LHC gebruikt om materie en antimaterie te bestuderen.

In een deeltjesversneller wordt een stroom protonen - meestal waterstof of iets zwaars, zoals lood - versneld door magnetische velden in een 17 mijl lange (27 kilometer) lus. De deeltjes worden versneld tot een snelheid van slechts een haar minder dan de snelheid van het licht en worden dan in elkaar gesmeten.

Deze botsingen produceren een cascade van subatomaire deeltjes en straling die aanwijzingen geven over de bouwstenen van de materie. Sommige van deze deeltjes zijn nieuw en worden meestal niet gezien buiten dergelijke botsingen omdat ze na slechts een fractie van een seconde transformeren (of "vervallen") in meer bekende typen. Zo hebben deeltjesversnellers aangetoond dat protonen gemaakt zijn van quarks en de W- en Z-bosonen produceerden, die de zwakke nucleaire kracht dragen die betrokken is bij radioactief verval. Dit is de reden waarom deeltjesfysici reiken naar steeds hogere energieën - hoe meer energie in de botsingen, hoe meer zware deeltjes geproduceerd worden, wat een grotere kans betekent dat er iets interessants zal verschijnen.

Dit zijn vier dingen die de LHC-teams hopen te vinden tijdens de tweede run van de LHC.

1. Supersymmetrische partners

Supersymmetrie is een theorie (of reeks theorieën) die zegt dat deeltjes, die zijn onderverdeeld in twee klassen die bosonen en fermionen worden genoemd, verwant zijn en dat elk deeltje een 'partner' heeft. Dit betekent dat alle krachtdragende deeltjes (bosonen) een fermion-partner hebben en dat alle fermionen bosonpartners hebben. De gluino is bijvoorbeeld de supersymmetrische partner van het gluon. Gluons dragen de sterke kernkracht die protonen en neutronen bij elkaar houdt, dus het zijn bosonen. Gluinos zouden daarom fermionen zijn.

Supersymmetrische partners zijn echter nog niet gedetecteerd. Dit is een probleem omdat sommige van de theoretische berekeningen aantonen dat er nu al een paar zouden moeten zijn verschenen. Dat gezegd hebbende, terwijl de LHC zijn tweede serie experimenten uitvoert, hopen natuurkundigen dat ze deze supersymmetrische partners zullen zien, wat zou helpen om na te gaan welke versie van de supersymmetrie theorie juist is, als die er is.

2. Meer dan één Higgs?

Het Higgs-deeltje loste een groot probleem op voor het standaardmodel, maar bracht ook enkele belangrijke vragen naar voren. Theorieën zeggen dat er meer dan één soort zou kunnen zijn, en de tweede run van de LHC zou kunnen helpen om te antwoorden hoeveel Higgs-bosonen er zijn, en waarom de Higgs de massa heeft die het doet. [Beyond Higgs: 5 ongrijpbare deeltjes die zich in het heelal kunnen bevinden]

3. Donkere materie

Donkere materie is het mysterieuze spul dat ongeveer 25 procent uitmaakt van de massa en energie van het universum. Astronomen zeggen dat er ongeveer vijf keer zoveel van is als normale materie, maar donkere materie interageert alleen met dingen via de zwaartekracht. Als zodanig zou een klodder donkere materie in een doos onzichtbaar zijn. Dit maakt het moeilijk om erachter te komen wat het is.

De LHC kan echter genoeg energie genereren om een ​​donkere materie uit een van de botsingen tevoorschijn te halen. Donkere materie zou elektrisch neutraal moeten zijn (geen positieve of negatieve ladingen) en niet binnen enkele seconden vervallen. "Als we iets vinden dat lijkt op donkere materie bij de LHC, proberen we er zo veel mogelijk over te meten... en hopelijk krijgen we hints over hoe we het direct in andere experimenten kunnen detecteren," zei Jay Hauser, een fysicus aan de Universiteit van Californië, Los Angeles.

4. Een aantal problemen van de oerknal oplossen

Met behulp van zwaardere protonenstralen, zoals goud of lood, kan de LHC natuurkundigen laten zien hoe de omstandigheden er uitzagen, slechts enkele miljardsten van een miljardste van een miljardste van een seconde na de geboorte van het universum. Onderzoek naar hoe materie zich onder deze omstandigheden gedraagt, kan inzicht bieden in hoe het universum is geëvolueerd om te verschijnen zoals het is - waarom de eerste kwestie voornamelijk waterstof en helium was, en waarom het de hoeveelheid materie en antimaterie heeft die het doet.

Volg WordsSideKick.com op Twitter @wordssidekick. We zijn ook op Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com