การแตกหักในสมมาตรที่สมบูรณ์แบบของจักรวาลอาจเป็นหน้าต่างสู่ฟิสิกส์ใหม่ที่สมบูรณ์แบบ

พระคัมภีร์เกี่ยวกับฟิสิกส์ของอนุภาคกำลังใกล้ตายสำหรับการอัปเกรด และนักฟิสิกส์อาจมีเพียงสิ่ง: อนุภาคและแรงบางอย่างอาจมองในกระจกและไม่รู้จักตัวเอง ในตัวมันเองจะส่งแบบจำลองมาตรฐานที่เรียกว่า tailspin

ปฏิกิริยาพื้นฐานทั้งหมดระหว่างอนุภาคอะตอมของเอกภพมีลักษณะเหมือนกันเมื่อพวกมันถูกพลิกในกระจก ภาพสะท้อนในกระจกที่เรียกว่าความเท่าเทียมกันนั้นถูกกล่าวว่าเป็นสมมาตรหรือมีความเท่าเทียมกันในวิชาฟิสิกส์

แน่นอนว่าไม่ใช่ทุกคนที่ปฏิบัติตามกฎ เรารู้ว่าตัวอย่างเช่นปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับพลังนิวเคลียร์ที่อ่อนแอซึ่งก็แปลกสำหรับเหตุผลอื่น ๆ ทั้งหมดที่ละเมิดความสมมาตรพาริตี ดังนั้นจึงเป็นเหตุผลที่แรงและอนุภาคอื่น ๆ ในโลกควอนตัมเป็นผู้ทำลายกฎในพื้นที่นี้

นักฟิสิกส์มีความคิดบางอย่างเกี่ยวกับปฏิกิริยาสมมุติอื่น ๆ เหล่านี้ที่จะไม่เหมือนกันในกระจกและด้วยเหตุนี้จะละเมิดความสมมาตรของความเท่าเทียมกัน ปฏิกิริยาแปลก ๆ เหล่านี้อาจนำเราไปสู่ฟิสิกส์ใหม่ที่สามารถช่วยให้เราก้าวผ่านแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ของอนุภาคการสรุปปัจจุบันของทุกสิ่ง

น่าเสียดายที่เราจะไม่เห็นปฏิกิริยาแปลก ๆ เหล่านี้ในเครื่องสร้างอะตอมและห้องทดลองของเรา การโต้ตอบนั้นหายากเกินไปและอ่อนแอเกินกว่าที่จะตรวจจับได้ด้วยเครื่องมือของเราซึ่งปรับไปที่การโต้ตอบประเภทอื่น แต่อาจมีข้อยกเว้นที่หายากอยู่บ้าง นักวิจัยจากเครื่องบดอะตอมขนาดใหญ่ที่สุดในโลกคือ Large Hadron Collider (LHC) ซึ่งตั้งอยู่ใกล้กับเจนีวา จนถึงตอนนี้พวกเขาเกิดมือเปล่า แต่ถึงแม้ผลลัพธ์จะส่องสว่าง ผลลัพธ์เชิงลบเหล่านั้นช่วยกำจัดสมมติฐานที่ไร้ผลออกจากการพิจารณาช่วยให้นักฟิสิกส์มุ่งเน้นไปที่เส้นทางที่มีแนวโน้มมากขึ้นในการตามล่าหาฟิสิกส์ใหม่

กระจก, กระจกบนผนัง

หนึ่งในแนวคิดที่สำคัญที่สุดในฟิสิกส์คือสมมาตร คุณอาจโต้แย้งได้อย่างสมเหตุสมผลว่านักฟิสิกส์เป็นเพียงนักล่าสมมาตร Symmetries เปิดเผยกฎพื้นฐานของธรรมชาติที่ควบคุมการทำงานด้านในสุดของความเป็นจริง ความสมมาตรเป็นเรื่องใหญ่

แล้วมันคืออะไร สมมาตรหมายความว่าหากคุณเปลี่ยนองค์ประกอบหนึ่งในกระบวนการหรือการโต้ตอบกระบวนการยังคงเหมือนเดิม นักฟิสิกส์บอกว่ากระบวนการนี้สมมาตรเมื่อเทียบกับการเปลี่ยนแปลงนั้น ฉันกำลังคลุมเครืออย่างจงใจที่นี่เพราะมีความสมมาตรหลายประเภท ตัวอย่างเช่นบางครั้งคุณสามารถเปลี่ยนสัญลักษณ์ของประจุบนอนุภาคบางครั้งคุณสามารถเรียกใช้กระบวนการไปข้างหน้าหรือย้อนหลังในเวลาและบางครั้งคุณสามารถเรียกใช้กระบวนการภาพรุ่นมิเรอร์

อันสุดท้ายนี้เมื่อมองกระบวนการในกระจกเรียกว่าสมมาตรของความเท่าเทียมกัน การตอบโต้ของ Subatomic ส่วนใหญ่ในวิชาฟิสิกส์นั้นให้ผลลัพธ์ที่เหมือนกันไม่ว่าคุณจะทำอะไรต่อหน้าคุณหรือในกระจก แต่ปฏิกิริยาบางอย่างละเมิดความสมมาตรเช่นพลังนิวเคลียร์ที่อ่อนแอโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการผลิตนิวตริโนในปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับแรงนั้น

Neutrinos หมุน "ย้อนกลับ" เสมอ (กล่าวอีกนัยหนึ่งแกนของจุดหมุนของพวกเขาอยู่ห่างจากทิศทางของการเคลื่อนไหว) ในขณะที่ antineutrinos หมุน "ไปข้างหน้า" (แกนหมุนของพวกเขาชี้ตรงไปข้างหน้าขณะที่พวกเขาบินไปรอบ ๆ ) นั่นหมายถึงว่ามีความแตกต่างกันเล็กน้อยในจำนวนของนิวตริโนและแอนตินิวตริโนที่เกิดขึ้นเมื่อคุณเรียกใช้เป็นประจำเปรียบเทียบกับการทดลองแบบพลิกกระจกซึ่งอาศัยพลังงานนิวเคลียร์ที่อ่อนแอ

กระจกแตก

เท่าที่เราทราบพลังนิวเคลียร์ที่อ่อนแอและพลังนิวเคลียร์ที่อ่อนแอเพียงอย่างเดียวละเมิดความสมมาตรของความเท่าเทียมกัน แต่อาจจะไม่ได้อยู่คนเดียว

เรารู้ว่าฟิสิกส์เกินกว่าที่เราเข้าใจอยู่ในปัจจุบันจะต้องมีอยู่จริง และแนวคิดและแนวความคิดสมมุติฐานบางอย่างก็ละเมิดความสมมาตรของความเท่าเทียมกัน ยกตัวอย่างเช่นทฤษฎีเหล่านี้บางส่วนทำนายความไม่สมดุลอย่างละเอียดในปฏิกิริยาปกติที่เกี่ยวข้องกับชนิดของอนุภาคที่ LHC ตรวจสอบโดยทั่วไป

แน่นอนว่าความคิดสมมุติฐานเหล่านี้แปลกใหม่ซับซ้อนและยากที่จะทดสอบ และในหลายกรณีเราไม่แน่ใจว่าสิ่งที่เรากำลังมองหา

ปัญหาคือในขณะที่เรารู้ว่าแนวคิดของเราในปัจจุบันเกี่ยวกับโลกของอนุภาคที่เรียกว่าแบบจำลองมาตรฐานไม่สมบูรณ์เราไม่ทราบว่าจะหาตำแหน่งมาแทนที่ได้อย่างไร นักฟิสิกส์หลายคนหวังว่า LHC จะเปิดเผยบางสิ่งบางอย่าง - อนุภาคใหม่ปฏิสัมพันธ์ใหม่อะไรก็ได้ที่จะชี้ให้เราเห็นสิ่งใหม่และน่าตื่นเต้น แต่จนถึงตอนนี้การค้นหาทั้งหมดล้มเหลว

หลายทฤษฎีก่อนหน้านักวิ่งสำหรับสิ่งที่เกินกว่ารุ่นมาตรฐาน (เช่น supersymmetry) จะถูกตัดออกช้า นี่คือที่การละเมิดความเท่าเทียมกันอาจมีประโยชน์

การขยายสมมุติฐานทั่วไปเกือบทั้งหมดไปยังตัวแบบมาตรฐานนั้นรวมถึงข้อ จำกัด ที่เพียงพลังนิวเคลียร์ที่อ่อนแอเท่านั้นที่ละเมิดสมมาตรของความเท่าเทียมกัน (นี่จะนำไปสู่คณิตศาสตร์พื้นฐานของแบบจำลองในกรณีที่คุณสงสัยว่ามันทำงานอย่างไร) นั่นหมายถึงแนวคิดเช่นความสมส่วนสมส่วนสมการ axions และ leptoquarks ทั้งหมดทำให้สมมาตรนี้แตกหักอยู่ตรงไหนและไม่มีที่ไหนเลย

แต่ดูสิคนทั่วไปหากส่วนขยายทั่วไปเหล่านี้ไม่ได้ปรากฎออกมาอาจถึงเวลาที่จะขยายขอบเขตอันไกลโพ้นของเรา

ลอกกลับความเท่าเทียมกัน

ด้วยเหตุนี้ทีมนักวิจัยจึงค้นหาการละเมิดพาริตี้ในแคชของข้อมูลที่เผยแพร่โดยการทดสอบ Compact Muon Solenoid (CMS) ที่ LHC พวกเขาแสดงรายละเอียดผลลัพธ์ในการศึกษาที่เผยแพร่เมื่อวันที่ 29 เมษายนไปยังเซิร์ฟเวอร์ preprint นี่เป็นการค้นหาที่ค่อนข้างยุ่งยากเนื่องจาก LHC ไม่ได้ถูกจัดตั้งขึ้นเพื่อค้นหาการละเมิดพาริตี้ แต่นักวิจัยได้คิดหาวิธีการอย่างชาญฉลาดโดยการตรวจสอบสิ่งที่เหลืออยู่ในการปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคอื่น ๆ

ผลลัพธ์: ไม่พบคำใบ้ของการละเมิดพาริตี ไชโยสำหรับรุ่นมาตรฐาน (อีกครั้ง) แม้ว่ามันจะน่าผิดหวังเล็กน้อยที่งานวิจัยนี้ไม่ได้เปิดขอบเขตใหม่ของฟิสิกส์ แต่จะช่วยให้การค้นหาชัดเจนขึ้นในอนาคต หากเราทำการค้นหาต่อไปและยังไม่มีหลักฐานว่ามีการละเมิดความเท่าเทียมกันนอกแรงนิวเคลียร์ที่อ่อนแอเราก็รู้ว่าสิ่งใดก็ตามที่อยู่นอกเหนือจากแบบจำลองมาตรฐานจะต้องมีโครงสร้างทางคณิตศาสตร์บางอย่างเหมือนกับทฤษฎีแกนนำหลักนั้น ดูแตกต่างในกระจก