Sună ca începutul unei ghicitori fizice foarte proaste: sunt o particulă care chiar nu este; Dispar înainte să pot fi detectat, dar pot fi văzute. Îți rup înțelegerea fizicii, dar nu îți revizuiesc cunoștințele. Cine sunt?
Este un odderon, o particulă care este chiar mai ciudată decât sugerează numele său și poate a fost recent detectată la Large Hadron Collider, cel mai puternic zgâlțâitor de atomi, unde particulele sunt închise la viteză aproape de lumină în jurul unei lungimi de 17 mile ( 27 de kilometri) sună lângă Geneva în Elveția.
Este doar complicat
În primul rând, odderonul nu este cu adevărat o particulă. Ceea ce credem noi ca particule sunt, de obicei, foarte stabile: electroni, protoni, quark, neutrino și așa mai departe. Puteți ține o grămadă de ele în mână și le puteți transporta cu voi. Heck, mâna ta este literalmente făcută din ele. Iar mâna ta nu dispărește în aer subțire în curând, așa că putem presupune în siguranță că particulele sale fundamentale sunt pe termen lung.
Există și alte particule care nu durează mult, dar totuși pot fi numite particule. În ciuda vieții scurte, rămân particule. Sunt liberi, independenți și capabili să trăiască singuri, separati de orice interacțiuni - acestea sunt semnele caracteristice ale unei particule reale.
Și atunci există așa-numita cvasiparticule, care este la doar un pas de a nu fi o particulă. Quasiparticulele nu sunt exact particule, dar nici nu sunt exact ficțiune. Este doar ... complicat.
Ca și în, literalmente complicat. În special, interacțiunile particulelor la viteze de super-înălțime se complică. Când doi protoni se bat între ei aproape la viteza luminii, nu este ca două bile de biliard să se crape între ele. Este mai degrabă ca două pete de meduze care se zbăteau unul pe celălalt, obținându-și înfășurarea în interior și având ca totul să fie rearanjat înainte de a reveni la a fi meduze la ieșire.
Simțirea cvasi
În toată această mizerie complicată, uneori apar modele ciudate. Particule minuscule apar și ies din existență în clipirea unui ochi, urmând să fie urmate doar de o altă particulă trecătoare - și alta. Uneori aceste sclipiri de particule apar într-o anumită secvență sau model. Uneori, nu este chiar sclipiri de particule, ci doar vibrații în supa amestecului de coliziune - vibrații care sugerează prezența unei particule tranzitorii.
Aici fizicienii se confruntă cu o dilemă matematică. Ei pot încerca fie să descrie pe deplin toată mizeria complicată care duce la aceste tipare efervescente, fie pot pretinde - pur și simplu din motive de comoditate - că aceste tipare sunt „particule” la propriu, dar cu proprietăți ciudate, precum masele negative. și rotiri care se schimbă cu timpul.
Fizicienii aleg ultima variantă și astfel ia naștere cvasiparticula. Quasiparticulele sunt modele scurte, efervescente sau ondulări de energie care apar în mijlocul unei coliziuni cu particule mari de energie. Dar, întrucât este nevoie de multă legătură pentru a descrie pe deplin această situație matematic, fizicienii iau anumite comenzi rapide și se prefac că aceste tipare sunt propriile lor particule. Este făcut doar pentru a facilita gestionarea matematicii. Așadar, cvasiparticulele sunt tratate ca particule, chiar dacă acestea nu sunt cu siguranță.
Este ca și cum ai pretinde că glumele unchiului tău sunt de fapt amuzante. El este pur și simplu pur și simplu din motive de comoditate.
Seara cotele
Un tip particular de cvasiparticule este denumit odderon, prevăzut să existe în anii '70. Se crede că apare atunci când un număr ciudat de particule - particule teensy care sunt blocurile de materie - clipește și iese pe scurt în timpul coliziunilor de protoni și antiprotoni. Dacă odderonii sunt prezenți în acest scenariu de smashup, va exista o ușoară diferență în secțiunile transversale (jargonul fizic pentru cât de ușor o particulă lovește pe alta) de coliziuni între particule cu ele însele și cu antiparticulele lor.
Deci, dacă trântim o mulțime de protoni împreună, de exemplu, putem calcula o secțiune transversală pentru acea interacțiune. Apoi, putem repeta acest exercițiu pentru coliziunile proton-antiproton. Într-o lume fără odderoni, aceste două secțiuni ar trebui să fie identice. Dar odderonii schimbă imaginea - aceste scurte tipare pe care le numim odderoni apar mai favorabil în particule-particule decât coliziuni antiparticule-antiparticule, care vor modifica ușor secțiunile transversale.
Problema este că se prevede că această diferență este foarte, foarte mică, așa că ai avea nevoie de o mulțime de evenimente sau de coliziuni, înainte de a putea solicita o detectare.
Acum, dacă am avea doar un colizor de particule uriaș, care spărgea în mod regulat protonii și antiprotonii împreună, și o făceam la energii atât de mari și atât de des încât puteam obține statistici fiabile. Oh, corect: o facem, Colibrul de Hadron Mare.
Într-o lucrare recentă, publicată pe 26 martie pe serverul de preimprimare arXiv, colaborarea TOTEM (în acronimele hargonice ale fizicii cu energie ridicată, TOTEM reprezintă „Secțiunea transversală totală, împrăștierea elastică și disocierea difracției la LHC”). diferențe semnificative între secțiunile transversale ale protonilor zdrobind alți protoni față de protoni care se trântesc în antiprotoni. Și singura modalitate de a explica diferența este resuscitarea acestei idei vechi de zeci de ani despre odderon. S-ar putea să existe alte explicații pentru date (cu alte cuvinte, alte forme de particule exotice), dar odderonii, oricât de ciudat par, par să fie cei mai buni candidați.
A descoperit TOTEM ceva nou și funky despre univers? Desigur. A descoperit TOTEM o particulă cu totul nouă? Nu, deoarece odderonii sunt cvasiparticule, nu particule la propriu. Ne ajută în continuare să trecem peste granițele fizicii cunoscute? Desigur. Spargă fizica cunoscută? Nu, pentru că odderonii au fost anticipați să existe în înțelegerea noastră actuală.
Ți se pare ceva ciudat?
Paul M. Sutter este astrofizician la Universitatea de Stat din Ohio, gazda Întrebați un Spaceman și Radio spațială, și autorul Locul tău în Univers.
