นักฟิสิกส์ตรวจพบอนุภาคแปลกมากที่ไม่ใช่อนุภาคเลย

ดูเหมือนว่าจุดเริ่มต้นของปริศนาฟิสิกส์ที่เลวร้ายมาก: ฉันเป็นอนุภาคที่ไม่จริง ฉันหายไปก่อนที่ฉันจะถูกตรวจจับได้ แต่สามารถมองเห็นได้ ฉันทำลายความเข้าใจในวิชาฟิสิกส์ แต่ไม่ยกเครื่องความรู้ของคุณ ฉันเป็นใคร?

มันเป็น odderon อนุภาคที่แปลกยิ่งกว่าชื่อของมันและมันอาจถูกตรวจจับได้ที่ Large Hadron Collider ซึ่งเป็นเครื่องตีอะตอมที่ทรงพลังที่สุดซึ่งอนุภาคถูกบีบอัดด้วยความเร็วแสงใกล้เคียงกับความยาว 17 ไมล์ ( 27 กิโลเมตร) วงแหวนใกล้เจนีวาในสวิตเซอร์แลนด์

มันซับซ้อนแค่ไหน

ก่อนอื่น odderon ไม่ใช่อนุภาคจริงๆ สิ่งที่เราคิดว่าเป็นอนุภาคมักจะเสถียรมาก: อิเล็กตรอนโปรตอนควาร์กนิวตริโนและอื่น ๆ คุณสามารถถือพวกมันไว้ในมือของคุณและพกพาไปกับคุณ เฮคมือของคุณทำจากพวกเขาอย่างแท้จริง และมือของคุณจะไม่หายไปในอากาศบางเวลาเร็ว ๆ นี้ดังนั้นเราอาจสันนิษฐานได้อย่างปลอดภัยว่าอนุภาคพื้นฐานอยู่ในระยะยาว

มีอนุภาคอื่น ๆ ที่อยู่ได้ไม่นาน แต่ก็ยังถูกเรียกว่าเป็นอนุภาค แม้จะมีอายุสั้น แต่ก็ยังคงเป็นอนุภาค พวกเขาเป็นอิสระอิสระและสามารถอยู่ได้ด้วยตนเองแยกจากการโต้ตอบใด ๆ - สิ่งเหล่านี้คือจุดเด่นของอนุภาคจริง

แล้วก็มีสิ่งที่เรียกว่า quasiparticle ซึ่งเป็นขั้นตอนเดียวที่เหนือกว่าการไม่เป็นอนุภาคเลย Quasiparticles ไม่ได้เป็นอนุภาคอย่างแน่นอน แต่พวกมันก็ไม่ใช่นิยายอย่างแน่นอน มันเป็นแค่…ซับซ้อน

ในขณะที่ซับซ้อนอย่างแท้จริง โดยเฉพาะอย่างยิ่งปฏิกิริยาของอนุภาคที่ความเร็วสูงสุดจะซับซ้อน เมื่อโปรตอนสองอันชนเข้าด้วยกันด้วยความเร็วแสงเกือบจะไม่เหมือนกับลูกบิลเลียดสองลูกที่แตกเข้าหากัน มันเป็นเหมือนแมงกะพรุนสองก้อนที่วิ่งเหยาะๆเข้าหากันทำให้อวัยวะภายในของพวกมันกลับกลายเป็นเหมือนเดิม

รู้สึกเสมือน

ในความยุ่งเหยิงที่ซับซ้อนนี้บางครั้งก็มีลวดลายแปลก ๆ ปรากฏขึ้น อนุภาคขนาดเล็กปรากฏขึ้นและออกจากการมีอยู่ในพริบตาเท่านั้นที่จะตามด้วยอนุภาคอื่นหายวับไป - และอื่น ๆ บางครั้งแสงของอนุภาคเหล่านี้จะปรากฏขึ้นตามลำดับหรือรูปแบบเฉพาะ บางครั้งมันไม่ได้กระพริบแม้แต่อนุภาคเลย แต่เป็นเพียงการสั่นสะเทือนในซุปของส่วนผสมของการชนกัน - การสั่นสะเทือนที่แนะนำการมีอยู่ของอนุภาคชั่วคราว

มันอยู่ที่นี่ที่นักฟิสิกส์ต้องเผชิญกับวิกฤติทางคณิตศาสตร์ พวกเขาสามารถพยายามอธิบายความยุ่งเหยิงที่ซับซ้อนทั้งหมดซึ่งนำไปสู่รูปแบบที่ปล่อยออกมาเหล่านี้หรือพวกเขาอาจแกล้งทำเป็นเพียงเพื่อความสะดวก - ว่ารูปแบบเหล่านี้เป็น "อนุภาค" ในสิทธิของตนเอง แต่มีคุณสมบัติแปลก ๆ เช่นมวลเชิงลบ และหมุนที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา

นักฟิสิกส์เลือกตัวเลือกหลังและทำให้เกิด quasiparticle Quasiparticles เป็นรูปแบบสั้น ๆ มีรูปแบบที่แปลกประหลาดหรือระลอกคลื่นพลังงานที่ปรากฏขึ้นท่ามกลางการชนกันของอนุภาคพลังงานสูง แต่เนื่องจากต้องใช้จำนวนมากในการอธิบายสถานการณ์ทางคณิตศาสตร์อย่างสมบูรณ์นักฟิสิกส์จึงใช้ทางลัดและทำเป็นว่ารูปแบบเหล่านี้เป็นอนุภาคของตัวเอง มันทำเพื่อทำให้คณิตศาสตร์ง่ายต่อการจัดการ ดังนั้น quasiparticles จึงได้รับการปฏิบัติเสมือนเป็นอนุภาคแม้ว่ามันจะไม่แน่นอนก็ตาม

มันก็เหมือนกับการแกล้งทำเป็นว่าเรื่องตลกของลุงของคุณเป็นเรื่องตลก เขาเป็น quasifunny อย่างหมดจดเพื่อความสะดวก

ค่ำอัตราต่อรอง

หนึ่งในประเภท quasiparticle เรียกว่า odderon คาดว่าจะมีอยู่ในยุค 70 มันคิดว่าจะปรากฏขึ้นเมื่อควาร์กแปลก ๆ - อนุภาคเล็ก ๆ ที่เป็นหน่วยการสร้างของสสาร - แวบเข้ามาในช่วงสั้น ๆ ระหว่างการชนโปรตอนและแอนติโปรตรอน หาก odderons อยู่ในสถานการณ์ smashup นี้จะมีความแตกต่างเล็กน้อยในภาคตัดขวาง (ศัพท์แสงฟิสิกส์ว่าอนุภาคหนึ่งชนกันได้ง่ายเพียงใด) ของการชนระหว่างอนุภาคกับตัวเองและกับปฏิปักษ์ของพวกเขา

ตัวอย่างเช่นถ้าเราชนโปรตอนเข้าด้วยกันเช่นเราสามารถคำนวณส่วนตัดสำหรับการโต้ตอบนั้นได้ จากนั้นเราสามารถทำซ้ำแบบฝึกหัดนี้สำหรับการชนของโปรตอน - แอนติโปรตรอน ในโลกที่ไม่มี odderons ภาพตัดขวางทั้งสองนี้ควรจะเหมือนกัน แต่ odderons เปลี่ยนภาพ - รูปแบบสั้น ๆ เหล่านี้ที่เราเรียกว่า odderons ปรากฏอยู่ในเกณฑ์ดีกว่าในอนุภาคอนุภาคมากกว่าการชนกันของอนุภาคแอนติบอดี - antiparticle ซึ่งจะปรับเปลี่ยนส่วนข้ามเล็กน้อย

ปัญหาคือความแตกต่างนี้คาดว่าจะเล็กมากดังนั้นคุณต้องมีเหตุการณ์หรือการชนมากมายก่อนที่คุณจะสามารถรับการตรวจจับได้

ทีนี้ถ้าเรามีอนุภาคขนาดยักษ์ที่ชนโปรตอนและแอนตีโปรตรอนเข้าด้วยกันอย่างสม่ำเสมอและทำมันด้วยพลังงานสูงและบ่อยครั้งที่เราได้สถิติที่เชื่อถือได้ โอ้ใช่แล้ว: เราทำเช่นนั้น Hadron Large Collider

ในรายงานเมื่อเร็ว ๆ นี้ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 26 มีนาคมในเซิร์ฟเวอร์ preprint, การทำงานร่วมกันของ TOTEM (ในตัวย่อศัพท์แสงเฮฮาของฟิสิกส์พลังงานสูง, TOTEM ย่อมาจาก "TOTal cross-section, scattering และ diffraction dissociation ที่ LHC") ความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างส่วนตัดขวางของโปรตอนที่ทำให้ยอดโปรตอนอื่นเทียบกับโปรตอนกระแทกเข้ากับแอนตีโปรตรอน และวิธีเดียวที่จะอธิบายความแตกต่างคือการฟื้นคืนความคิดของทศวรรษนี้ของ odderon อาจมีคำอธิบายอื่น ๆ สำหรับข้อมูล (กล่าวอีกนัยหนึ่งคืออนุภาคแปลกใหม่ในรูปแบบอื่น ๆ ) แต่ odderons นั้นแปลกอย่างที่ดูเหมือนจะเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด

TOTEM ค้นพบสิ่งใหม่และขี้ขลาดเกี่ยวกับจักรวาลหรือไม่? ได้อย่างแน่นอน TOTEM ค้นพบอนุภาคใหม่ล่าสุดหรือไม่? ไม่เพราะ odderons เป็น quasiparticles ไม่ใช่อนุภาคในตัวของมันเอง มันยังช่วยให้เราก้าวข้ามขอบเขตของฟิสิกส์ที่เป็นที่รู้จักหรือไม่? ได้อย่างแน่นอน มันทำลายฟิสิกส์ที่รู้จักหรือไม่? ไม่เพราะ odderons ถูกคาดการณ์ว่ามีอยู่ในความเข้าใจปัจจุบันของเรา

ทั้งหมดนั้นดูแปลกสำหรับคุณหรือเปล่า

Paul M. Sutter เป็นนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่ มหาวิทยาลัยแห่งรัฐโอไฮโอโฮสต์ของ ถามนักบินอวกาศ และ วิทยุอวกาศและผู้เขียนของ สถานที่ของคุณในจักรวาล.