大型强子对撞机:寻找新物理学——希格斯玻色子和宇宙的其他奥秘

超自然现象探索官 2024-03-26 07:51:05

尊敬的读者,感谢您在百忙之中阅读我的文章,这是对我努力的肯定,也是持续创作的动力,向您致以我最诚挚的敬意,希望能得到您的一个"关注",在此感谢!

欧洲核子研究中心的大型强子对撞机的建造目的与我们建造大型望远镜、强大的显微镜、新型光谱仪和其他测量仪器的原因相同。它的建立是为了尽可能多地了解我们周围的奇妙世界。此外,有许多迹象表明新物理学正在潜伏在其他粒子加速器无法实现的能量之外。

由于大型强子对撞机的设计目的是以其他对撞机无法提供的速度和能量对质子进行碰撞,因此大型强子对撞机能够测试我们以前因技术原因从未探索过的物理领域。

建造大型强子对撞机最有力的论据是,通过建造对撞机,我们很可能会发现希格斯玻色子,这是粒子物理标准模型预测的最后一个粒子,当时它只是一个纯粹的理论实体。还有充分的理由相信我们会发现指向超对称、暗物质或额外维度的新粒子。

这些粒子可以帮助解释为什么在电弱能尺度(W、Z和希格斯质量被发现)和更高的大统一尺度(其中自然力被认为合并成一个单一的能量尺度)之间存在如此巨大的差距。力以及可能存在粒子(例如重中微子)的地方。

大型强子对撞机找到它要找的东西了吗?

物理学家不断寻找可以解释许多现代谜团的新粒子。

大型强子对撞机的主要目标是:

1. 希格斯玻色子(上帝粒子)的定义。希格斯机制通过打破电弱对称性将质量赋予粒子。

2. 寻找暗物质的候选者,暗物质占据了宇宙空间的 25%。它很难被发现,因为它仅通过弱力和重力与我们的世界相互作用。

3. 搜索其他维度。根据弦理论,我们的宇宙比我们已知的维度更多。但它们显然都太小而无法被观察到。弦理论只是目前的一种理论,因为还没有实验证实它的任何预测。然而,它提供了许多与大爆炸相关的问题的答案,因此,实验者必须在大型强子对撞机上证明这一切。

4. 寻找超对称粒子(SUSY)。本质上,这表明对于每个费米子(具有半整数自旋的粒子),必须有一个玻色子(具有整数自旋)。例如,电子是自旋为 1/2 的费米子。SUSY 说一定存在一个玻色子,其质量和所有其他量子数与电子完全相同,但具有整数自旋。

这些挑战确实是非常棒的。然而,要说科学家已经找到了他们想要的东西却并不那么容易。每次发射后,大型强子对撞机必须停止进行维护。真正弄清楚一切可能需要数年时间。

此外,LHC 每年产生 50 PB 的数据!(1 PB 等于 100 万 GB。想象一下这个数字)。每个粒子探测器都需要数千名科学家(总共有 4 个)。

因此,到目前为止,只有第一个论点得到了证实:我们找到了希格斯玻色子,这让所有理论家都欣喜若狂。否则,没有什么具体的。

然而,有一些神秘的东西。一些实验观察到 750 GeV 处存在过量的双光子事件,团队正在努力了解这是什么。

也许这只是一些巨大的统计波动。但有可能(不小)这是上面提到的新事物之一,甚至是没人预料到的奇怪事物!

大型强子对撞机为粒子物理学提供了真正的突破。

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