Wat Zien Deeltjesfysici Wanneer Botsingen Plaatsvinden?

{h1}

Wat zien deeltjesfysici wanneer botsingen plaatsvinden? Ontdek hoe deeltjesbotsingen er in dit artikel uitzien.

Weet je nog toen de Large Hadron Collider - die enorme deeltjesklepper die diep onder de grond ligt op het landelijke platteland van Zwitserland - voor het eerst is opgestart in 2008? Weet je nog hoe het ons hele universum heeft vernietigd door een zwart gat te creëren dat ons geheel heeft ingeslikt en ons meteen in de apocalyps heeft geslikt?

Of misschien herinner je je dat niet meer.

Misschien is waar je aan denkt de tijd dat de LHC op gang kwam in de nasleep van een non-stop hype over hoe het de planeet zou kunnen vernietigen. Maar toen begon het, en je at een sandwich met kalkoen voor de lunch en kreeg die dag een parkeerbewijs. De wereld leek, vervolgde.

Laten we dus één ding uit de weg halen voordat we duiken in de opwindende wereld van deeltjesbotsingen: net zoals die eerste dag van de eerste straal voor de typische niet-fysicus was, zijn ze niet zo opwindend.

Nu, voordat je fauteuil fysici en echte fysici in een huff krijgen, laten we erkennen dat botsingen van deeltjes natuurlijk opwindend zijn op een fundamenteel, universeel niveau. Deeltjesbotsingen zijn het equivalent van de natuurkundigen om het universum te grijpen en het op het hoofd te slaan, met de vraag of dit ding aan is. Door deeltjesbotsingen te bestuderen, kunnen we niet alleen vaststellen wat er mogelijk is gebeurd vlak na de geboorte van ons universum, maar we kunnen ook beoordelen hoe primaire stukjes materie functioneren en met elkaar omgaan.

Met andere woorden: het is een groot probleem.

En toch. Ondanks al het gepraat over versnellen en slaan, over protonen die met bijna de snelheid van het licht reizen, over botsingen die zo monumentaal zijn dat mensen dachten dat ze ons allemaal zouden verscheuren naar linten... wat wetenschappers echt zien, lijkt niet op de laatste 30 vurige, vernietigende minuten van je typische zomerkasbuster. Zelfs niet als je er rekening mee houdt dat er 600 miljoen botsingen per seconde plaatsvinden wanneer het ding op [bron: CERN] staat.

Het is niet alleen de anticlimax van al dat prothesen aan het eind van de wereld die niet uitwaaieren. Het is dat wat natuurkundigen zien als protonen botsen, blijkt... data.

Om eerlijk te zijn, het is heel veel data. Hoewel het geweldig zou zijn als natuurkundigen naar een scherm keken waarin protonen barstten als vuurwerk - verlicht met labels als "muon!" of "Higgs!" om zichzelf gemakkelijk te identificeren - het zijn echt getallen en grafische representaties verzameld door de detectoren die natuurkundigen "tonen" wat er gebeurt tijdens botsingen.

Natuurkundigen zijn op zoek naar veel verschillende gegevens als ze deeltjesbotsingen bestuderen. Dat betekent dat er niet slechts één signaal is om te bekijken - of zelfs maar één type detector om van te meten. In plaats daarvan vertrouwen ze op verschillende soorten detectors om hen aanwijzingen te geven over wat ze waarnemen.

Ten eerste kijken ze naar waar de deeltjes die in de protonenbotsing zitten gaan. Een volgapparaat kan hen onmiddellijk een paar dingen laten weten, zoals de lading van het deeltje (positief zal de ene kant buigen, de andere negatief) of de impuls van het deeltje (hoge impuls gaat in een rechte lijn, lage spiralen strak). Onthoud nu dat ze niet naar het daadwerkelijke spoor van een deeltje kijken. In plaats daarvan kijken ze naar de elektrische signalen die een computer heeft vastgelegd, die kan worden weergegeven in een weergave van het pad [bron: CERN].

Een trackingapparaat neemt geen neutrale deeltjes op, dus worden ze in plaats daarvan geïdentificeerd in een calorimeter. Een calorimeter meet de energie als deeltjes worden gestopt en geabsorbeerd. Je kunt natuurkundigen behoorlijk specifieke dingen vertellen, omdat een bepaald soort calorimeter elektronen en fotonen meet, terwijl een andere voor protonen en pionen staat [bron: CERN]. Stralingsdetectie meet ook de snelheid van deeltjes. Natuurkundigen bestuderen al deze kleine identificaties om te bepalen wat er gebeurt met deeltjes tijdens en kort na een botsing.

Al deze hulpmiddelen en het bewijsmateriaal dat zij verzamelen, zijn waar wetenschappers naar kijken om te bepalen wat er tijdens een botsing is gebeurd. Daarna is het tijd om eventuele vreemde of significante resultaten die ze tegenkomen te onderzoeken. Een goed voorbeeld hiervan was de ontdekking van het Higgs-deeltje, een klein deeltje dat het universum doordringt en massa aan deeltjes toevoegt. Natuurkundigen bestudeerden de datasets van de botsingen om te zien of het Higgs-veld een reserve-deeltje (een Higgs-deeltje) zou afschieten toen twee protonen tegen elkaar werden geslagen. Het idee was een soort van kijken naar twee waterbandslangen door een zandstrand: elke stroom op zichzelf kon soepel door het zand lopen, maar als ze plotseling tegen elkaar botsten, kon er een zandkorrel omhoog komen.

Die zandkorrel was geen flits op het scherm. In plaats daarvan werden zorgvuldig geplotte gegevens verzameld uit talrijke botsingen. Deze getallen waren tot op zekere hoogte wiskundige kansen. Andere experimenten bepaalden waar we moesten kijken bij het vinden van het massalequivalent (en dus het bestaan) van de Higgs [bron: Preuss].

Wetenschappers wisten ook dat als de Higgs bestonden, het op een paar specifieke manieren moest handelen (zoals hoe het verviel tot andere deeltjes). Dus toen ze een overmaat aan gebeurtenissen zagen die verder gingen dan wat op een gegevensplot was voorspeld, raakten ze opgewonden - en ze konden gaan beoordelen of het signaal dat ze in de gegevens zagen iets nieuws was [bron: CERN]. In het geval van de Higgs was dat zo.

Nekdepartikelfysici zien dus geen zwarte gaten of zelfs mini-Big Bangs wanneer botsingen plaatsvinden.Wat ze zien, is het bewijs dat bepaalde deeltjes tijdens de smash afgevuurd zijn en gegevens die aangeven dat wat ze zagen deel was van een groter voorspelbaar model - of dat ze zelfs nog meer geluk hebben, een geheel nieuw ontdekkingspad.

Notitie van de auteur: Wat zien deeltjesfysici wanneer botsingen plaatsvinden?

Hoewel het geweldig zou zijn om alleen maar een verbluffende "botsing" op het scherm te zien en vervolgens een neon groen deeltje te zien verschijnen dat nog nooit eerder is gezien, geef niet in de steek hoe opwindend het moet zijn voor deeltjesfysici in werkelijkheid. Het verzamelen van een hele hoop gegevens die op iets spectaculairs wijst, moet op zich al opwindend zijn, ook al betekent dit niet dat een deeltje op het grote scherm naar je zwaait.

bronnen:

  • "De veiligheid van de LHC." CERN. (15 juli 2014) //press.web.cern.ch/backgrounders/safety-lhc
  • Boyle, Alan. "De dag des oordeels is bang voor een rechtszaak over de rijder." NBC News. 28 maart 2008. (15 juli 2014) //nbcnews.com/id/23844529/#.U8W2qY1dVEd
  • Butterworth, Jon. "Zelfs de meest saaie botsingen bij de Large Hadron Collider vertellen ons iets." The Guardian. 26 januari 2014. (15 juli 2014) //theguardian.com/science/life-and-physics/2014/jan/26/even-the-most-boring-collisions-at-the-large- hadron-collider-tell-us-iets-this-time-over-kosmische straling
  • CERN. "LHC." De gids. " Februari 2009. (15 juli 2014) //cds.cern.ch/record/1165534/files/CERN-Brochure-2009-003-Eng.pdf
  • Fermilab. "Hoe deeltjesfysica-ontdekking werkt." Fermi National Accelerator Laboratory. 6 mei 2014. (15 juli 2014) //fnal.gov/pub/science/particle-physics-101/how-works.html
  • Preuss, Paul. "Begrijpen wat er met het Higgs-deeltje gebeurt." Berkeley Lab. 28 juni 2012. (15 juli 2014) //newscenter.lbl.gov/2012/06/28/higgs-2012/
  • Het Berkeley Lab. "The Particle Adventure." De deeltjesgegevensgroep. 2014. (15 juli 2014) //particleadventure.org/index.html


Video Supplement: Learn the Bible in 24 Hours - Hour 2 - Small Groups - Chuck Missler.




Onderzoek


In Het Donker Bereiden Planten Zich Voor Op Licht
In Het Donker Bereiden Planten Zich Voor Op Licht

Top 5 Vreemdste Meteorieten Die U Kunt Kopen
Top 5 Vreemdste Meteorieten Die U Kunt Kopen

Science Nieuws


Hoe Honkbal Is Getopt Voor Linksen
Hoe Honkbal Is Getopt Voor Linksen

Opwarming Van De Aarde Kan De Insectenboom Activeren
Opwarming Van De Aarde Kan De Insectenboom Activeren

Volcano'S 30-Jarige Uitbarsting Barstensvol Van Ontdekkingen
Volcano'S 30-Jarige Uitbarsting Barstensvol Van Ontdekkingen

Hoe Verschillen Huwelijken, Burgerlijke Unies En Binnenlandse Partnerschappen?
Hoe Verschillen Huwelijken, Burgerlijke Unies En Binnenlandse Partnerschappen?

Inner Earth Verplaatst Bergen, Onderzoek Onthult
Inner Earth Verplaatst Bergen, Onderzoek Onthult


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

© 2005–2019 WordsSideKick.com