Weird 'Techni-Quarks' Kunnen Op De Loer Liggen In Higgs Boson-Deeltjes

{h1}

Theorieën voorspellen al lang het bestaan ​​van jonge deeltjes die het higgs-deeltje kunnen vormen, en uit onderzoek blijkt dat dergelijke techni-quarks op de loer liggen in het universum.

Bijgewerkt op 4 april om 10:51 uur ET.

Het Higgs-deeltje - een deeltje dat wordt gedacht om uit te leggen hoe andere deeltjes hun massa krijgen - is klein, maar het is misschien nog niet het kleinste deeltje. Theorieën voorspellen al lang het bestaan ​​van nog kleinere deeltjes die de Higgs kunnen vormen, en recent onderzoek suggereert dat deze piepgeluiden, genaamd techni-quarks, waarschijnlijk op de loer liggen in het universum.

Het kost echter de upgrade van de Large Hadron Collider (LHC) - 's werelds krachtigste deeltjesversneller - of de volgende generatie botsers om deze Higgs-componenten te herkennen, zei Thomas Ryttov, een deeltjesfysicus aan de Universiteit van Zuid-Denemarken.

"We hebben het vastgegrepen op slechts een paar theorieën die de juiste eigenschappen en eigenschappen hebben om het Higgs-deeltje en het Higgs-mechanisme te verklaren," zei Ryttov.

Het Higgs-deeltje werd in 2012 ontdekt in de Large Hadron Collider op CERN, in Zwitserland. Wetenschappers Peter Higgs, uit het Verenigd Koninkrijk, en Francois Englert uit België - beiden werkten aan de theorie van de Higgs - ontvingen de Nobelprijs 2013 voor fysica voor hun onderzoek. [Beyond Higgs: 5 ongrijpbare deeltjes die zich in het heelal kunnen bevinden]

Natuurlijkheidsprobleem

Maar er is een probleem met slechts één fundamentele Higgs.

Dit deeltje zou moeten verklaren waarom de meest elementaire bouwstenen van materie massa hebben. Echter, het vacuüm - zoals natuurkundigen het begrijpen door het raamwerk van de kwantumveldentheorie, de wiskundige theorie waarop alle resultaten in de deeltjesfysica zijn gebaseerd - is niet leeg, maar bestaat uit een veelheid van onzichtbare 'virtuele' deeltjes die voortdurend naar binnen komen en uit het bestaan. Virtuele paren deeltjes worden gemaakt en vervolgens snel vernietigd.

Wanneer Higgs-deeltjes door het vacuüm gaan, worden ze geacht interactie te hebben met al deze virtuele deeltjes terwijl ze tegelijkertijd hun eigen massa verhogen tot enorme waarden - zo'n 100 miljoen miljard keer groter dan die gemeten aan de LHC. Daarom zou hun massa vergelijkbaar moeten zijn met wat bekend staat als de Planck-massa, die de fundamentele eenheid van massa is in het systeem van Planck-eenheden, gelijk aan 2,18 × 10-8 kilogram.

"De vraag is dan ook waarom de gemeten massa van de Higgs zoveel lichter is dan de massa van Planck," zei Ryttov. "Dit is precies het probleem."

Om deze massale toename niet te laten plaatsvinden, vereist de heersende theorie van de deeltjesfysica - het Standaard Model genoemd - een hoge mate van afstemming, om te corrigeren voor de verschillen in de gemeten Higgs-massa en zijn zogenaamde "naakte massa", of de zwaardere massa.

Deze behoefte aan fijnafstemming staat bekend als het natuurlijkheidsprobleem - "een doorn in het oog van theoretische deeltjesfysici", zei Ryttov. "De theorie is niet zo mooi en elegant als we zouden verwachten van een theorie die in principe alle materie op het meest fundamentele niveau zou moeten beschrijven." Het standaardmodel heeft een enorme hoeveelheid afstemming nodig, "voegde hij eraan toe.

Om de noodzaak voor afstemming te verwijderen en nog steeds de vraag van de Higgs-massa te beantwoorden, hebben fysici uitbreidingen van het standaardmodel voorgesteld, waarvan supersymmetrie de meest populaire is. Deze theorie stelt een zwaarder superpartikel of "sparticle" voor voor elk deeltje in het standaardmodel. Sparticles zouden dan het effect van de virtuele deeltjes in het vacuüm neutraliseren, waardoor de Higgs-massa daalt en er geen noodzaak meer is voor verfijning.

Geen van deze hypothetische supersymmetrische deeltjes is tot nu toe waargenomen.

Gaat kleiner

Maar er zijn veel theoretische aanwijzingen dat het Higgs-deeltje een samengesteld deeltje zou kunnen zijn - gemaakt van andere, kleinere deeltjes, genaamd techni-quarks, zei Ryttov. "Het probleem verdampt als het Higgs-deeltje bestaat uit kleinere stenen van aard die samen binden via een nieuwe kracht - de technicolor-kracht - om de Higgs te vormen, vergelijkbaar met quarks die samen binden om protonen en neutronen te vormen," zei hij.

Hier is hoe techni-quarks het massaprobleem zouden oplossen: Grote correcties aan de massa van de Higgs in het standaardmodel zijn nodig omdat het verondersteld wordt een fundamenteel deeltje te zijn - met andere woorden, niet gemaakt van iets anders - met verdwijning, of nul, draai. [Wacky Physics: de coolste kleine deeltjes in de natuur]

Techni-quarks zijn deeltjes met een spin van de helft, Ryttov zei, dus door het combineren van twee techni-quarks, is het mogelijk om een ​​samengesteld deeltje te maken met een verdwijnende spin, zoals de Higgs. "Het blijkt dat theorieën met alleen techni-quarks geen natuurlijkheidsprobleem hebben," zei Ryttov.

Het idee van techni-quarks bestaat al sinds eind jaren zeventig, maar de laatste tijd zijn er verschillende belangrijke ontwikkelingen en verfijningen geweest van de originele modellen.

In hun nieuwste paper, gedetailleerd over de prepublish-site, hebben Arxiv, Ryttov en zijn collega's nogmaals betoogd dat de Higgs een innerlijke structuur moeten hebben, een handvol theorieën die "de juiste eigenschappen hebben om het probleem van de fijnafstemming op te lossen" het standaardmodel en breng de subatomaire wereld weer in harmonie ", aldus de onderzoekers.

Om dit te doen, heeft Ryttov een aantal theorieën onderzocht die te maken hebben met een samengestelde Higgs, om te zien of er zwakke punten in zitten die over het hoofd zijn gezien.Echter, "Ze kwamen allemaal sterk uit, wat aangeeft dat er iets echts zou kunnen zijn aan een Higgs gemaakt van nog meer bouwstenen," zei hij.

De donkere materie begrijpen

Theoretisch fysicus Kimmo Tuominen van de Universiteit van Helsinki in Finland, die niet betrokken was bij het werk van Ryttov, zei dat de paper van de Deense natuurkundige de basis van de eerdere modellen versterkte, waardoor hun aantrekkingskracht als beschrijving van de natuur toenam.

En hoewel de interne structuur van de Higgs nog steeds speculatief is, blijven "techni-quarks een haalbare mogelijkheid die grondig bestudeerd moet worden" in toekomstige experimenten, vertelde hij WordsSideKick.com.

Zodra de LHC in 2015 is gewekt, na zijn dutje tijdens een technische upgrade, zal deze in staat zijn om te werken met een maximale botsingsenergie van 14 tera-elektronvolt (TeV) - en het nauwkeurig onderzoeken van de aard van het Higgs-deeltje zal een zijn van de hoofddoelen van de collider.

"Het verzamelen van meer gegevens bij hogere botsingsenergieën zal [ons] toelaten om technicolor-modellen verder te testen," zei Tuominen. "Als ontdekt zou worden dat het Higgs-deeltje uit meer elementaire bestanddelen bestaat, zou dit betekenen dat er een nieuwe fundamentele kracht is, en deze theorieën zouden dan ook een goed begrip van donkere materie kunnen verschaffen."

Opmerking van de uitgever: Dit artikel is bijgewerkt om een ​​minteken toe te voegen aan het superscript van de Planck-mis.

Volg ons @wordssidekick, Facebook& Google+. Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com. Volg de auteur op Twitter @SciTech_Cat.


Video Supplement: .




Onderzoek


In-Car-Technologieën Niet Veilig Voor Chauffeurs, Zeggen Experts
In-Car-Technologieën Niet Veilig Voor Chauffeurs, Zeggen Experts

Virtual Reality-Systeem Laat Je Je Hersenen In Realtime Verkennen
Virtual Reality-Systeem Laat Je Je Hersenen In Realtime Verkennen

Science Nieuws


Een Nieuw Middel Tegen Longkanker Is Een Opschuddingstherapie: Hoe Werkt Het?
Een Nieuw Middel Tegen Longkanker Is Een Opschuddingstherapie: Hoe Werkt Het?

Cultuur Heeft Invloed Op Hoe We Gezichten Lezen
Cultuur Heeft Invloed Op Hoe We Gezichten Lezen

Wat Is Een Aardmagnetische Substorm?
Wat Is Een Aardmagnetische Substorm?

10-Inch Lange Oorsmeerplug Onthult De Levensgeschiedenis Van Blue Whale
10-Inch Lange Oorsmeerplug Onthult De Levensgeschiedenis Van Blue Whale

Ice On The Moon! Bevroren Reserves Die Eerst In De Maan In De Polen Zijn Gedetecteerd
Ice On The Moon! Bevroren Reserves Die Eerst In De Maan In De Polen Zijn Gedetecteerd


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

© 2005–2019 WordsSideKick.com