Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Najbardziej precyzyjne pomiary masy bozonu W są rozbieżne z Modelem Standardowym

Rekomendowane odpowiedzi

Po 10 latach analiz i wielokrotnego sprawdzania wyników, badacze z projektu CDF collaboration prowadzonego przez Fermi National Accelarator Laboratory (Fermilab) ogłosili, że dokonali najbardziej precyzyjnych pomiarów masy bozonu W, nośnika jednego z czterech podstawowych oddziaływań fizycznych. Uzyskane wyniki sugerują, że Model Standardowy powinien zostać poprawiony lub poszerzony.

Znamy cztery podstawowe oddziaływania fizyczne: grawitacyjne, słabe, elektromagnetyczne i silne. Bozon W jest nośnikiem oddziaływań słabych. Specjaliści z Fermilab, wykorzystując dane z Collider Detector at Fermilab (CDF) okreslili masę bozonu W z dokładnością do 0,01%. Pomiar jest dwukrotnie bardziej dokładny niż dotychczasowe. Po jego wykonaniu  naukowcy wykorzystali nową wartość do przetestowania Modelu Standardowego.

Wprowadziliśmy olbrzymią liczbę poprawek i dodatkowych weryfikacji. Wzięliśmy pod uwagę nasze lepsze rozumienie samego wykrywacza cząstek oraz postępy w teoretycznym i eksperymentalnym rozumieniu interakcji bozonu W z innymi cząstkami. Gdy w końcu przeprowadziliśmy wszystkie obliczenia okazało się, że różnią się one od przewidywań Modelu Standardowego, mówi Ashutosh V. Kotwal z Duke University, który stał na czele grupy wykonującej obliczenia. Jest on jednym z 400 naukowców skupionych wokół CDF collaboration.

Nowe pomiary w wielu aspektach zgadzają się z wcześniejszymi pomiarami masy bozonu W, ale w niektórych są z nimi rozbieżne. Dlatego też konieczne będą kolejne badania. To bardzo intrygujące wyniki, ale do ich pełnego wyjaśnienie konieczne jest potwierdzenie w ramach innych eksperymentów, mówi zastępca dyrektora Fermilab, Joe Lykken.

Bozon W, nośnik oddziaływań słabych, jest m.in odpowiedzialny za procesy powodujące, że Słońce świeci, a cząstki się rozpadają. Fermilab, a którym działał niezwykle zasłużony dla nauki akcelerator Tevatron, dysponuje olbrzymią ilością danych zbieranych w latach 1985–2011. Pomiary CDF były prowadzone przez wiele lat. Wyniki tych pomiarów były ukryte w danych, które trzeba było szczegółowo przeanalizować. Gdy w końcu je uzyskaliśmy, byliśmy zdumieni, mówi fizyk Chris Hays z Uniwersytetu Oksfordzkiego.

Masa bozonu W jest około 80-krotnie większa od masy protonu i wynosi około 80 000 MeV/c2. Teraz naukowcy z Fermilab ją uściślili. Dzięki ich pracy wiemy, że wynosi ona 80 433 ± 9 MeV/c2. Wynik ten bazuje na badaniach 4,2 milionów bozonów W uzyskanych w Fermilab.

W ciągu ostatnich 40 lat eksperymenty w wielu akceleratorach pozwoliły na badanie bozonu W. To bardzo trudne, złożone pomiary, które cały czas są doprecyzowywane. Nam praca zajęła wiele lat. Dokonaliśmy najbardziej precyzyjnych pomiarów, dzięki czemu mogliśmy stwierdzić, że istnieje rozbieżność pomiędzy wartością zmierzoną, a oczekiwaną, mówi rzecznik CDF collaboration Giogrio Chiarelli z Włoskiego Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej.

Najbardziej precyzyjne obliczenia masy bozonu W wykonane na podstawie Modelu Standardowego – w których wykorzystuje się pomiary masy kwarka górnego i bozonu Higgsa – dają wynik 80 357 ± 6 MeV/c2. Różnica pomiędzy teoretycznymi obliczeniami a wykonanymi pomiarami jest więc widoczna. Teraz autorzy kolejnych eksperymentów oraz fizycy teoretyczni powinni spróbować ją wyjaśnić. Jeśli różnica pomiędzy wynikiem eksperymentów a teoretycznymi obliczeniami jest spowodowana istnieniem jakiegoś nowego oddziaływania – a to tylko jedna z możliwości – to przyszłe eksperymenty powinny je wykryć.


« powrót do artykułu

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Ciekawy artykuł twierdzący że istotne rozbieżności eksperymentalne są już w słynnym g-factor który ponoć QED przewiduje tak idealnie: https://arxiv.org/pdf/2110.02078

Chętnie bym usłyszał odpowiedzi na jego zarzuty ...

obraz.png

obraz.png

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Przyszło mi do głowy takie intuicyjne uzasadnienie usuwania nieskończonych wkładów w fizyce cząsteczek - otóż wkład nieskończony nie jest w stanie się "zmaterializować" w żadnym skończonym  czasie, w pewnym sensie robi się nie fizyczny. Nieskończoność to tylko inne spojrzenie na 0.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

W sensie cytatów Feynmana i Diraca z https://arxiv.org/pdf/2110.02078?

Feynman:

Quote

The shell game that we play is technically called ’renormalization’. But no matter how clever the word, it is still what I would call a dippy process! Having to resort to such hocus-pocus has prevented us from proving that the theory of quantum electrodynamics is mathematically self-consistent. It’s surprising that the theory still hasn’t been proved self-consistent one way or the other by now; I suspect that renormalization is not mathematically legitimate.

Dirac:

Quote

I must say that I am very dissatisfied with the situation because this so-called ’good theory’ does involve neglecting infinities which appear in its equations, ignoring them in an arbitrary way. This is just not sensible mathematics. Sensible mathematics involves disregarding a quantity when it is small – not neglecting it just because it is infinitely great and you do not want it!.

Wiemy że cząstki mają skończone masy/energie, np. z dwóch fotonów 2x511keV może powstać elektron+pozyton ... jednak w QFT wychodzą nieskończone, te nieskończoności ręcznie odejmuje się w renormalizacji.

Odpowiadający problem to np. nieskończonej energii pola elektrycznego punktowego ładunku - jest rozbieżna w zerze: https://physics.stackexchange.com/questions/386760/the-problem-of-infinite-energy-of-electron-as-point-charge

Więc to pole wymaga regularyzacji: deformacje do co najwyżej 511keV (co dzieje się np. w modelach solitonowych) - odpowiadając na pytanie: jaka jest średnia gęstość energii w danej odległości od elektronu?

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
6 godzin temu, Jarek Duda napisał:

jaka jest średnia gęstość energii w danej odległości od elektronu?

Problem z pytaniem  kolegi rozwala się o brak świadomości że elektron nie ma czegoś takiego jak unikalne położenie, dlatego odległość od elektronu też nie ma żadnego znaczenia...  Fizyka nie dba o ludzką gramatykę i z faktu że kolega może zadać jakieś pytanie w języku naturalnym nie wynika że ma ono operacyjny sens. Fajnie używa się słowa "średnia" ale co ona ma oznaczać? Średnich w matematycje jest od cholery.
W fizyce trzeba i należy pytać wyłącznie o wyniki eksperymentów.
 


Wartości potencjałów w teorii klasycznej nie mają żadnego znaczenia - liczą się gradienty. Pytanie o te wartości po prostu nie ma sensu fizycznego - model ma wolny parametr. Wszędzie może sobie kolega w naiwnym przypadku pododawać jakieś C. Tylko że formalizm jest taki, że opis fizyczny przestaje odpowiadać na sensowne pytania gdy to C jest formalnie nieskończone.

Tymczasem w teoriach kwantowych sytuacja się odwraca: mamy formalizm z "wolnymi parametrami" który zaczyna dawać sensowne odpowiedzi gdy zaczynamy wsadzać do niego nieskończoności, czyli interesuje nas przejście formalne w granicy do nieskończoności. To chyba dobrze?

W sumie chyba wiem z czym ma kolega problem - jako pełnokrwisty matematyk uważa że każde wyrażenie matematyczne, człon musi reprezentować jakiś byt "fizyczny" i że ta "rzeczywistość" musi bezpośrednio realizować algebrę w relacji 1:1. Takie myślenie wyjaśnia wszystkie manowce w które kolega wpada, to taki fizyczny realizm na sterydach.

Dla  kolegi usuniecie nieskończoności jest równoważne z "boską ingerencją" w precyzyjny obraz świata!

Tymczasem jest inaczej. Formalizmy wyjątkowo dają pewne poprawne odpowiedzi, a proces ten zawsze będzie "magiczny", rozstrzygany ostatecznie przez zgodność z doświadczeniem. Układy fizyczne notorycznie uciekają formalizmom a i tak uzyskiwane zgodności mają charakter wyłącznie statystyczny.
To właśnie mechanika kwantowa jest tym momentem w którym dowiadujemy się że "realizm" nie działa.

Bycie informatykiem też przeszkadza, bo informatyka jest budowania na wszystkich poziomach abstrakcji w sposób realistyczny.

Przyroda nie pyta się czy może i nie obchodzi jej że boli głowa :P

Edytowane przez peceed

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Niezgodności mniejszych i większych jest już kilka.
Ale po pierwsze - w niektórych przypadkach nie jesteśmy 100 % pewni że obliczenia są w pełni dobre. Bo te naprawdę trudne obliczenia robi się nie analitycznie ale przybliżeniami. I mogą tam się kryć błędy.
Po drugie - niezgodności w niektórych przypadkach wychodzą na jaw dopiero przy bardzo precyzyjnych pomiarach - gdzie n-ta cyfra znacząca np. 5 czy 10-ta - wykazuje jakieś różnice. A to oznacza że zjawisko powodujące niezgodność jest bardzo słabe.
Po trzecie - Model Standardowy jest modelem otwartym. W każdej chwili można tam dodać nie tylko jedną ale i setki poprawek (to zaszkodzi może prostocie ale umożliwi poprawienie zgodności Modelu z pomiarami).
Niemniej - mimo otwartości MS na poprawki - każda z tych poprawek coś musi oznaczać.
Obecnie w mojej opinii najbardziej przekonywującym źródłem poprawek może być nieznane, słabe oddziaływanie które jest gdzieś pomiędzy grawitacją a oddziaływaniem słabym. A czemu go nie obserwujemy jak grawitację? Bo może mieć krótki zasięg lub znosić się podobnie jak oddziaływania EM od naładowanych przeciwnie cząstek.
Tylko że to w żaden sposób nie sprawia że MS to pomyłka. Jedynie wymaga dodania poprawki na kolejne oddziaływanie.
I takich oddziaływań - może być dużo więcej - pytanie jedynie jakie mają one znaczenie dla tego co się dzieje w świecie subatomowym. Najpewniej mają one znikome znaczenie. Podobnie jak grawitacja ma znikome znaczenie dla zjawisk zachodzących w atomie.
To zaś prowadzi do kolejnych wniosków: 5te i 50te oddziaływanie nie sprawi że zbudujemy napęd warp :) Nawet atomu najpewniej nim nie będziemy w stanie poruszyć.

Edytowane przez thikim

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
W dniu 12.04.2022 o 11:14, peceed napisał:

Problem z pytaniem  kolegi rozwala się o brak świadomości że elektron nie ma czegoś takiego jak unikalne położenie, dlatego odległość od elektronu też nie ma żadnego znaczenia... 

To nie do mnie ale odpowiem na to.
Zgodzę się z pierwszą częścią - elektron nie ma unikalnego położenia ale jednak statystycznie ma jakieś położenie - co jest przybliżeniem oczywiście ale dla większych odległości od elektronu daje nam bardzo dobre wyniki. Więc to nie jest tak że odległość od elektronu - nie ma żadnego znaczenia. Ma.
Dalej rozbierając to statystyczne położenie. W wyniku pomiaru otrzymamy generalnie jakieś konkretne położenie. Ale to pomiar - pomiar to tylko składowa eksperymentu. Dla mnie pomiar to splątanie dwóch lub więcej funkcji falowych i obserwacja dopiero wyniku tego splątania. 
To trochę tak jak w ciemnym położeniu próbować jedną rurką wymacać drugą rurkę, próbując je opisać jako punkt i móc odbierać jedynie lokalizację miejsca styku (z pewną dokładnością). Nie wiemy którymi końcami rurki się zetkną. Raz jednym, raz innym - a za każdym razem dostaniemy inne położenie. Tylko dodać trzeba utrudnienie małe że obie rurki się poruszają.
Więc nasza percepcja punktu - wykaże że raz ten punkt jest tam, raz gdzie indziej - nawet gdyby rurka którą chcemy namierzyć - nie ruszała się. Zawsze to będzie dla nas punkt - ze względu na charakter pomiaru. Mimo że to rurki są.
Tak samo elektrony są dla nas punktem z różną lokalizacją, mimo iż należy je traktować jako zaburzenia pola - a więc coś obszarowego - ale nie jednolitego, bardziej taka chmura o różnej gęstości. Tylko my nie mamy możliwości pomiaru gęstości i raczej fundamentalnie nigdy mieć nie będziemy - mamy cały czas tylko możliwość stwierdzenia - jest w tym miejscu albo w innym.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
W dniu 12.04.2022 o 11:14, peceed napisał:

Problem z pytaniem  kolegi rozwala się o brak świadomości że elektron nie ma czegoś takiego jak unikalne położenie, dlatego odległość od elektronu też nie ma żadnego znaczenia... 

Oczywiście, że odległość ma znaczenie. Przecież inaczej powłoki elektronowe nie miały by najmniejszego sensu. Kształt powłok elektronowych to nic innego jak odległość elektronu od jądra. 

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli chcesz dodać odpowiedź, zaloguj się lub zarejestruj nowe konto

Jedynie zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony.

Zarejestruj nowe konto

Załóż nowe konto. To bardzo proste!

Zarejestruj się

Zaloguj się

Posiadasz już konto? Zaloguj się poniżej.

Zaloguj się

  • Podobna zawartość

    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Podczas dorocznej konferencji fizycznej Recontres de Moriond naukowcy z CERN-u poinformowali o dokonaniu ważnego kroku na drodze ku zrozumieniu asymetrii pomiędzy materią a antymaterią. Podczas analizy olbrzymiej ilości danych z Wielkiego Zderzacza Hadronów uczeni znaleźli dowody na naruszenie symetrii CP przez bariony.
      Symetria CP oznacza, że cząstka rozpada się identycznie jak jej antycząstka odbita w lustrze. Fakt, że we wszechświecie istnieje więcej materii niż antymaterii sugeruje, że łamanie symetrii CP jest zjawiskiem powszechnym. Po raz pierwszy zaobserwowano je w 1964 roku w przypadku kaonów (mezonów K). Wtedy zaobserwowano, że rozpadają się one nieco inaczej niż antykaony. Od tej pory naruszenie symetrii CP jest przedmiotem intensywnych badań, które mają wyjaśnić istniejącą nierównowagę między materią a antymaterią.
      Naukowcy wiedzieli, że i w przypadku barionów powinno dochodzić do łamania symetrii CP, jednak dotychczas nie zaobserwowano tego zjawiska. Przyczyną, dla której zaobserwowanie naruszenia symetrii CP przez bariony zajęło tyle czasu jest różnica w sile tego zjawiska i ilości dostępnych danych. Potrzebowaliśmy urządzenia takiego jak Wielki Zderzacz Hadronów, zdolnego do wytworzenia wystarczająco dużej liczby barionów pięknych oraz ich antycząstek i potrzebowaliśmy maszyny zdolnej do znalezienia produktów ich rozpadu. Teraz, dzięki ponad 80 000 rozpadów barionów zauważyliśmy – po raz pierwszy dla tej klasy cząstek – łamanie symetrii CP, mówi rzecznik prasowy eksperymentu LHCb Vincenzo Vagnoni.
      Już od kilku lat w rozpadach barionów pięknych Lambda b (Λb) znajdowano sygnały świadczące o istnieniu różnic w rozpadzie barionów i antybarionów. Bariony te są sześciokrotnie bardziej masywne od swojego kuzyna, protonu. Bariony, do których należy też neutron, są tą rodziną cząstek, która w znacznej mierze tworzy świat.
      Teraz naukowcy pracujący przy eksperymencie LHCb zaobserwowali naruszenie symetrii CP w przypadku cząstek Lambda b (Λb), które zbudowane są z kwarka górnego, dolnego i kwarka b (kwarka pięknego). Szczegółowe analizy rozpadów Λb i anty-Λb wykazały różnice rzędu 5,2 odchyleń standardowych (5,2 sigma). Uzyskanie 5 sigma to poziom pozwalający na ogłoszenie odkrycia. Zatem po raz pierwszy z całą pewnością udało się stwierdzić, że wśród barionów istnieje łamanie symetrii CP.
      Badania tego typu, chociaż ich wyniki są spodziewane, pozwalają lepiej poznać prawa rządzące fizyką. Istnienie naruszenia symetrii CP przewiduje sam Model Standardowy. Jednak naruszenie to jest o całe rzędy wielkości zbyt małe, by na gruncie Modelu Standardowego wyjaśnić obserwowaną asymetrię między materią i antymaterią. To zaś sugeruje, że istnieją źródła naruszenia symetrii CP, których nie przewiduje Model Standardowy. Im zatem lepiej poznamy to zjawisko, z tym większą dokładnością sprawdzimy Model Standardowy i będziemy mieli szansę na odkrycie zjawisk, których obecnie nie znamy.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Jednym z najważniejszych czynników, który znacząco oddziałuje na wycenę diamentu, jest jego masa wyrażona w karatach. Karat, oznaczany skrótem kt, to specyficzna jednostka miary, używana do określania wielkości diamentów oraz innych kamieni szlachetnych.
      Historia i pochodzenie jednostki karat
      Jednostka miary, jaką jest karat, pełni istotną funkcję w branży jubilerskiej, zwłaszcza w przypadku diamentów i innych kamieni szlachetnych. Nazwa „karat” pochodzi od drzewa zwanego szarańczyn strąkowy, znanego również jako karob. W starożytności, na Bliskim Wschodzie, nasiona karobu były używane jako odważniki do ważenia kamieni szlachetnych, ponieważ cechowały się one niezwykłą regularnością masy – każde ziarno ważyło około 0,2 grama. To właśnie ta właściwość sprawiła, że nasiona te stały się podstawą do określenia jednostki masy kamieni szlachetnych, która przetrwała do dziś.
      Karat jako miara masy diamentów
      W jubilerstwie karat metryczny (ct) jest standardową jednostką miary masy diamentów. Jeden karat odpowiada 200 miligramom, czyli 0,2 grama. Warto zauważyć, że choć karat określa wagę kamienia, nie odnosi się bezpośrednio do jego wielkości. Dwa diamenty o tej samej masie mogą mieć różne wymiary, w zależności od ich gęstości, kształtu i szlifu. Dlatego karat jest tylko jednym z wielu czynników, które wpływają na ocenę i wycenę diamentów.
      Zasada 4C – karat jako jeden z najważniejszych parametrów
      Karat jest jednym z czterech podstawowych kryteriów, znanych jako zasada 4C, które mają decydujący wpływ na wartość diamentu. Oprócz masy, na cenę diamentu wpływają także jego czystość, kolor i szlif, które wspólnie determinują jakość i piękno kamienia.
      W przypadku diamentów o większej masie nawet niewielka różnica w wadze może znacząco podnieść ich wartość, co jest szczególnie istotne przy ocenie rzadkich i dużych egzemplarzy. Dlatego precyzyjne określenie masy jest niezwykle ważne w procesie wyceny kamienia, a dokładność pomiaru jest niezwykle ważna, aby zapewnić sprawiedliwą ocenę jego wartości rynkowej. Co więcej, waga w karatach jest jednym z parametrów, który jest szczególnie brany pod uwagę przez kolekcjonerów i inwestorów, poszukujących diamentów o wyjątkowej jakości.
      Przykłady i znaczenie masy diamentu
      Największy diament, jaki kiedykolwiek odkryto – Cullinan – miał imponującą masę 3106 karatów, co odpowiada około 621,2 gramom. Diamenty o tak ogromnej masie są niezwykle rzadkie i stanowią nie tylko skarb o ogromnej wartości historycznej, ale także finansowej, często stając się obiektem zainteresowania kolekcjonerów i muzeów na całym świecie.
      Warto również wspomnieć, że masa diamentu jest precyzyjnie mierzona i podawana z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku, co pozwala na bardzo dokładne określenie jego wagi, a tym samym znacząco wpływa na jego wycenę. Ta precyzja jest istotna, zwłaszcza przy obrocie diamentami, gdzie nawet najmniejsza różnica w masie może prowadzić do znacznych różnic w cenie biżuterii, podkreślając tym samym unikalność każdego egzemplarza.
      Gdzie najlepiej kupować diamenty?
      Diamenty najlepiej kupować w renomowanych i zaufanych sklepach jubilerskich, które oferują certyfikowane kamienie szlachetne. Certyfikaty, takie jak te wydawane przez GIA (Gemological Institute of America), gwarantują autentyczność i jakość diamentu. Można również rozważyć zakup diamentów na aukcjach, które często oferują unikatowe i rzadkie egzemplarze. Godnym polecenia miejscem do zakupu diamentów jest atelier House of Diamond, które oferuje diamenty i biżuterię najwyższej jakości, opatrzone certyfikatami GIA lub IGI.
      Ważne jest, aby unikać zakupów od niezweryfikowanych sprzedawców, szczególnie online, gdzie ryzyko oszustwa jest wyższe. Najważniejsze jest upewnienie się, że sprzedawca jest godny zaufania, a diament posiada pełną dokumentację, co zapewnia bezpieczeństwo inwestycji.
      Podsumowując, masa diamentów jest określana w karatach, jednostce miary, która ma swoje korzenie w starożytnych metodach ważenia kamieni szlachetnych na Bliskim Wschodzie. Dziś karat jest międzynarodowym standardem w branży jubilerskiej, a jego precyzyjne określenie ma ogromne znaczenie dla wyceny diamentów. Warto pamiętać, że diamenty o większej masie są nie tylko bardziej wartościowe, ale także trudniejsze do znalezienia, co dodatkowo podnosi ich cenę na rynku jubilerskim.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Zachodzące w przestrzeni kosmicznej procesy, w czasie których powstają gwiazdy, mogą prowadzić też do pojawienia się obiektów o masie nieco większej od Jowisza. Badacze korzystający z Teleskopu Webba odkryli w mgławicy NGC 1333 aż sześć takich niezwykłych obiektów o masie planety, ale niepowiązanych grawitacyjne z żadną gwiazdą. Powstały w procesie takim, jak powstają gwiazdy, czyli zapadnięcia się gazu i pyłu, ale ich masa odpowiada masie planet. Badamy granice procesów formowania się gwiazd. Jeśli masz obiekt, który wygląda jak młody Jowisz, to czy jest możliwe, by w odpowiednich warunkach przekształcił się w gwiazdę? To ważne pytanie w kontekście zrozumienia powstawania gwiazd i planet, mówi główny autor badań, astrofizyk Adam Langeveld z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa.
      Dane z Webba sugerują, że odkryte obiekty mają masę od 5 do 10 razy większą niż masa Jowisza. To oznacza, że są jednymi z najlżejszych znanych nam obiektów, które powstały w procesach, w jakich powstają gwiazdy oraz brązowe karły, obiekty o masie 13–80 mas Jowisza, zbyt małej, by zaszła przemiana wodoru w hel.
      Wykorzystaliśmy niezwykła czułość Webba w zakresie podczerwieni, by odnaleźć najsłabiej świecące obiekty w młodej gromadzie gwiazd. Poszukujemy odpowiedzi na podstawowe dla astronomii pytanie o najmniej masywny obiekt podobny do gwiazdy. Okazuje się, że najmniejsze swobodne obiekty powstające w procesach takich, jak gwiazdy, mogą mieć masę taką, jak gazowe olbrzymy krążące wokół pobliskich gwiazd, wyjaśnia profesor Ray Jayawardhana, który nadzorował badania. Nasze obserwacje potwierdzają, że obiekty o masie planetarnej mogą powstawać w wyniku dwóch procesów. Jeden to kurczenie się chmur pyłu i gazu – czyli tak jak tworzą się gwiazdy – drugi zaś to powstawanie planet w znajdującym się wokół gwiazdy dysku akrecyjnym z pyłu i gazu. Tak właśnie powstał Jowisz i inne planety Układu Słonecznego, dodaje Jayawardhana.
      Najbardziej intrygującym z obiektów znalezionych przez Webba jest ten najlżejszy, o masie 5-krotnie większej od Jowisza. Obecność wokół niego dysku akrecyjnego wskazuje, że obiekt najprawdopodobniej uformował się takim procesie, w jakim powstają gwiazdy. Sam dysk również interesuje badaczy. Nie można wykluczyć, że mogą z nim pojawić się planety. To może być żłobek miniaturowego układu planetarnego, znacznie mniejszego niż nasz układ, dodaje Alexander Scholz, astrofizyk z University of St. Andrews.
      Co interesujące, Webb nie zarejestrował – a ma takie możliwości – żadnego obiektu o masie mniejszej niż 5 mas Jowisza. Może to oznaczać dolną granicę masy obiektów formujących się z zapadnięcia chmur pyłu i gazu.
      Autorzy badań przeanalizowali też profil światła wszystkich nowo znalezionych obiektów oraz dokonali ponownej analizy profilu światła 19 znanych brązowych karłów. Odkryli przy tym brązowego karła, który ma towarzysza o masie planety. To rzadkie znalezisko rzuca wyzwanie naszym modelom tworzenia się układów podwójnych.
      W najbliższych miesiącach naukowcy chcą zająć się analizą atmosfer nowo odkrytych obiektów i porównać je do brązowych karłów oraz gazowych olbrzymów.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Głównym powodem wybudowania Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC) były poszukiwania bozonu Higgsa. Urządzenie wywiązało się z tego zadania w 2012 roku i od tej pory poszerza naszą wiedzę o świecie. Teraz naukowcy z eksperymentów CMS i ATLAS w CERN poinformowali o znalezieniu pierwszych dowodów na rzadki rozpad bozonu Higgsa do bozonu Z i fotonu. Jeśli ich spostrzeżenia się potwierdzą, może być to pośrednim dowodem na istnienia cząstek spoza Modelu Standardowego.
      Model Standardowy przewiduje, że jeśli bozon Higgsa ma masę ok. 125 gigaelektronowoltów – a z ostatnich badań wiemy, że wynosi ona 125,35 GeV – to w około 0,15% przypadków powinien się on rozpadać na bozon Z – elektrycznie obojętny nośnik oddziaływań słabych – oraz foton, nośnik oddziaływań elektromagnetycznych. Niektóre teorie uzupełniające Model Standardowy przewidują inną częstotliwość dla takiego rozpadu. Zatem sprawdzenie, które z nich są prawdziwe, daje nam ważny wgląd zarówno w samą fizykę spoza Modelu Standardowego, jak i na bozon Higgsa. A mowa jest o fizyce poza Modelem Standardowym, gdyż modele przewidują, że bozon Higgsa nie rozpada się bezpośrednio do bozonu Z i fotonu, ale proces ten przebiega za pośrednictwem pojawiających się i znikających cząstek wirtualnych, które trudno jest wykryć.
      Uczeni z ATLAS i CMS przejrzeli dane z 2. kampanii badawczej LHC z lat 2015–2018 i zdobyli pierwsze dowody na rozpad bozonu Higgsa do bozonu Z i fotonu. Istotność statystyczna odkrycia wynosi sigma 3,4, jest więc mniejsza od sigma 5, kiedy to można mówić o odkryciu. Dlatego też na na razie do uzyskanych wyników należy podchodzić z ostrożnością, wymagają one bowiem weryfikacji.
      Każda cząstka ma specjalny związek z bozonem Higgsa, zatem poszukiwanie rzadkich dróg rozpadu bozonu Higgsa jest priorytetem. Dzięki drobiazgowemu połączeniu i analizie danych z eksperymentów ATLAS i CMS wykonaliśmy krok w kierunku rozwiązania kolejnej zagadki związanej z bozonem Higgsa, mówi Pamela Ferrari z eksperymentu ATLAS. A Florencia Canelli z CMS dodaje, że podczas trwającej właśnie 3. kampanii badawczej LHC oraz High-Luminosity LHC naukowcy będą w stanie doprecyzować obecnie posiadane dane oraz zarejestrować jeszcze rzadsze rodzaje rozpadów Higgsa.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z CERN-u dokonali najbardziej precyzyjnych pomiarów masy kwarka górnego. To najcięższa z cząstek elementarnych, a poznanie jej masy jest niezbędne do poznania zasad funkcjonowania wszechświata w najmniejsze skali.
      Najnowsze wyniki uzyskane przez zespół pracujący przy eksperymencie CMS (Compact Muon Solenoid) w Wielkim Zderzaczu Hadronów pozwoliły na poznanie masy kwarka górnego z dokładnością około 0,27%. Tak olbrzymią precyzję udało się osiągnąć dzięki wykorzystaniu  nowych metod analitycznych oraz poprawienia procedur dotyczących radzenia sobie z niepewnościami pomiaru.
      Znajomość masy najcięższej z cząstek to kluczowy element, który pozwoli przetestować matematyczną spójność całego modelu cząstek elementarnych. Na przykład, jeśli znalibyśmy dokładną masę bozonu W i bozonu Higgsa, moglibyśmy – korzystając z Modelu Standardowego – poznać dokładną masę kwarka górnego. Podobnie działa to w drugą stronę – poznanie dokładnej masy kwarka górnego i bozonu Higgsa, pozwoli na wyliczenie dokładnej masy bozonu W. Fizyka teoretyczna dokonała na tym polu olbrzymich postępów, jednak wciąż trudno jest dokładnie określić masę kwarka górnego. Tymczasem dla zrozumienia wszechświata, a szczególnie jego stabilności, potrzebujemy jak najbardziej precyzyjnych informacji o masie bozonu Higgsa i kwarka górnego. Z dotychczas dostępnych informacji na temat masy kwarka górnego wiemy, że wszechświat znajduje się bardzo blisko stanu metastabilnego. Jeśli masa kwarka górnego byłaby minimalnie inna, wszechświat w długim terminie byłby mniej stabilny i mógłby zakończyć swój żywot podczas gwałtownego wydarzenia podobnego do Wielkiego Wybuchu.
      Podczas ostatnich badań naukowcy z CMS wykorzystali dane zebrane przez CMS w 2016 roku podczas zderzeń protonów. Wzięli pod uwagę pięć różnych właściwości zderzeń, podczas których powstawała para kwarków górnych. Właściwości te zależą właśnie od masy kwarka górnego. Dotychczas przy tego typu badaniach pod uwagę brano trzy właściwości. Ponadto naukowcy przeprowadzili ekstremalnie precyzyjną kalibrację danych z CMS, dzięki czemu lepiej zrozumieli wszelkie niepewności pomiaru i ich wzajemne zależności. Po przeprowadzeniu odpowiednich obliczeń stwierdzili, że masa kwarka górnego wynosi 171,77±0,38 GeV. Jest ona zatem zgodna zarówno z wcześniejszymi pomiarami, jak i z założeniami Modelu Standardowego.

      « powrót do artykułu
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...