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你放弃过吗?物理学家仍不懈继续探索新的物理学!

2019-09-03     为宝
你放弃过吗?物理学家仍不懈继续探索新的物理学!

博科园:本文为粒子物理学类

暗物质被认为占宇宙物质的近四分之一(但还没有被观测到),几十年来一直困扰着物理学家。他们不断地在实验中寻找一些令人惊讶的东西——这些结果偏离了定义基本物理的标准模型。2018年7月,欧洲核子研究中心(CERN)一项名为ATLAS的实验检测到一项实验出现了轻微偏差,难怪科学界对此议论纷纷。研究人员认为,他们可能终于发现了新的物理学证据,这可能是暗物质粒子的迹象。但是CMS协作最近对度量改进产生的结果几乎与标准模型的预期一致。研究结果发表在一月份的欧洲核子研究中心快讯上。普渡大学(Purdue University)物理学和天文学助理教授安德烈亚斯·荣格(Andreas Jung)说:

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博科园-科学科普:我们希望得到比阿特拉斯更精确的结果,所以我们改进了重建数量的方法,使用了一种更好的校正算法。结果表明,那里可能实际上没有偏差,这并不意味着这里没有什么有趣的事情发生,只是意味着我们现在没有数据证明这一点。标准模型解释了物质基本构造块是如何相互作用的。它解释了化学反应、放射性衰变、电动力学等等,但没有解释引力或暗物质。这是对亚原子世界最好的描述,但它并没有讲述整个故事。它是物理学家正在寻找标准模型中尚未包含的,或者任何可能与之相矛盾的东西。在这些实验中主要使用粒子加速器,被一些人戏称为“原子加速器”。紧凑型介子螺线管(CMS)是世界上最大、最强大的粒子加速器——大型强子对撞机(Large Hadron Collider)的四个探测器之一。

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  • 紧凑型介子螺线管探测器是瑞士大型强子对撞机(LHC)上的一种通用探测器,旨在观测LHC可能揭示任何新的物理现象。图片:CERN

对撞机利用电磁场将带电粒子推进到相对论速度和高能量,将它们包含在光束中,并使它们相互碰撞。这个过程在整个CMS数据收集过程中保持相当稳定,但是来自检测器的信息的分析和处理方式一直在调整。探测器存在漏洞、效率低下和覆盖面不足。所有这些都必须加以解释,而这一过程被称为数据展开或数据修正,对这种展开方法进行了改进,使结果对输入模型不那么敏感。随着数据解释方法的不断改进,对撞机本身也需要从实验中抽出一些时间进行更新。在物理学家、工程师和技术人员努力使这台机器更强大、更高效的同时,科学家们将筛选迄今为止收集到的大量未接触数据。

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尽管没有发现与我们所知的标准模型有任何明显的偏差,荣格仍然充满希望。一些人认为有一种介质可以与暗物质粒子对话。如果是这样的话,它与希格斯粒子结合,我们也许能够在顶级夸克物理学中看到它。到目前为止,只查看了收集到的数据的一小部分,那里可能还有些东西。马修·琼斯(Matthew Jones)是普渡大学(Purdue)的物理学和天文学副教授,也是CMS合作项目的成员之一。该项目将全球粒子物理学社区的成员聚集在一起,寻求提高人类对宇宙基本规律的认识。CMS拥有4000多名粒子物理学家、工程师、计算机科学家、技术人员和学生,来自40多个国家的约200个研究所和大学。

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博科园-科学科普|研究/来自: 普渡大学

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