Основното постижение, постигнато при разкриването на фундаменталните сили на Вселената в Големия адронен колайдер

Въз основа на широкото си участие в CERN, екипът на университета в Рочестър наскоро постигна „невероятно прецизни“ измервания на електрослабия ъгъл на смесване, критичен компонент на Стандартния модел на физиката на частиците. Кредит: Самуел Джоузеф Херцог. Юлиан Мариус Урдан

Изследователи от университета в Рочестър, работещи с CMS Collaboration in ЦЕРНПостигнахме значителен напредък в измерването на електрослабия ъгъл на смесване, напредвайки в нашето разбиране на Стандартния модел на физиката на частиците.

Тяхната работа помага да се обяснят фундаменталните сили на Вселената, подкрепени от експерименти като тези в Големия адронен колайдер, които изследват условия, подобни на тези, настъпили след Големия взрив. голямата експлозия.

Разкрийте космическите тайни

В стремежа си да отключат тайните на Вселената, изследователи от университета в Рочестър участват от десетилетия в международно сътрудничество в Европейската организация за ядрени изследвания, по-известна като CERN.

Надграждайки своето широко участие в CERN, особено в рамките на сътрудничеството CMS (Compact Solenoid), екипът от Рочестър – ръководен от Ари Будек, професор по физика в George E. Бък – напоследък пионерско постижение. Техните постижения са съсредоточени върху измерването на електрослабия ъгъл на смесване, решаващ компонент на Стандартния модел на физиката на частиците. Този модел описва как частиците си взаимодействат и предсказва точно голям брой явления във физиката и астрономията.

„Последните измервания на електрослабия ъгъл на смесване са невероятно точни, изчислени от сблъсъци на протони в CERN и напредват в разбирането на физиката на частиците“, казва Будик.

на Сътрудничество в система за управление на съдържанието CMS Collaboration обединява членове на общността на физиката на елементарните частици от цял ​​свят, за да разбере по-добре фундаменталните закони на Вселената. В допълнение към Бодек, групата от Рочестър в проекта за сътрудничество на CMS включва главни изследователи Реджина ДеМина, професор по физика, и Аран Гарсия Белидо, доцент по физика, заедно с постдокторанти и докторанти и студенти.

Изследователите от университета в Рочестър имат дълга история на работа в CERN като част от сътрудничеството Compact Muon Solenoid (CMS), включително играят ключова роля в откриването на бозона на Хигс през 2012 г. Авторско право: Самуел Джоузеф Херцог; Юлиан Мариус Урдан

Наследството на откритията и иновациите в CERN

Разположен в Женева, Швейцария, CERN е най-голямата в света лаборатория по физика на елементарните частици, известна със своите пионерски открития и авангардни експерименти.

Изследователите от Рочестър имат дълга история на работа в CERN като част от сътрудничеството на CMS, включително играят ключови роли в… 2012 Откриване на Хигс бозона– Елементарна частица, която помага да се обясни произхода на масата във Вселената.

Работата на сътрудничеството включва събиране и анализиране на данни, събрани от компактния мюонен соленоиден детектор в Големия адронен колайдер (LHC) на CERN, най-големият и най-мощен ускорител на частици в света. LHC се състои от дълъг 17 мили пръстен от свръхпроводящи магнити и ускорителни структури, изградени под земята и простиращи се през границата между Швейцария и Франция.

Основната цел на Големия адронен колайдер (LHC) е да изследва основните градивни елементи на материята и силите, които ги управляват. Той постига това чрез ускоряване на лъчи от протони или йони почти до скоростта на светлината и разбиването им заедно при изключително високи енергии. Тези сблъсъци пресъздават условия, подобни на тези, които са съществували милисекунди след Големия взрив, което позволява на учените да изучават поведението на частиците при екстремни условия.

Разкрийте обединените сили

През 19 век учените откриват, че различните сили на електричеството и магнетизма са взаимосвързани: променящото се електрическо поле създава магнитно поле и обратно. Това откритие формира основата на електромагнетизма, който описва светлината като вълна и обяснява много явления в оптиката, заедно с описанието на взаимодействието между електрическите и магнитните полета.

Надграждайки това разбиране, през 60-те години физиците откриха, че електромагнетизмът е свързан с друга сила, слабата сила. Слабата сила действа в ядрото на атомите и е отговорна за процеси като радиоактивен разпад и захранване на производството на слънчева енергия. Това откритие доведе до разработването на електрослаба теория, която постулира, че електромагнетизмът и слабата сила всъщност са нискоенергийни прояви на единна сила, наречена единно електрослабо взаимодействие. Ключови открития, като бозона на Хигс, потвърдиха тази концепция.

Напредък в слабото електростатично взаимодействие

Екипът на CMS наскоро направи едно от най-прецизните досега измервания на тази теория, като анализира милиарди сблъсъци на протони в Големия адронен колайдер на CERN. Техният фокус беше върху измерването на слабия ъгъл на смесване, параметър, който описва как електромагнетизмът и слабата сила се смесват, за да образуват частици.

Предишни измервания на електрослабия ъгъл на смесване предизвикаха противоречия в научната общност. Последните резултати обаче са в тясно съответствие с прогнозите от Стандартния модел на физиката на частиците. Студентът от Рочестър Райс Таус и постдокторантът Алико Хохонишвили внедриха нови техники за намаляване на методологичната несигурност, присъща на това измерване, като повишиха неговата точност.

Разбирането на слабия ъгъл на смесване хвърля светлина върху това как различните сили във Вселената работят заедно в най-малките мащаби, задълбочавайки разбирането на фундаменталната природа на материята и енергията.

„Екипът на Рочестър разработва иновативни техники и измерва тези слаби електрически параметри от 2010 г. насам и след това ги прилага в Големия адронен колайдер“, казва Будик. „Тези нови техники възвестиха нова ера на тестване на точността на прогнозите на стандартния модел.“