Fizikçiler CERN parçacık hızlandırıcısında bulunması zor bir 4 boyutlu hayalet yakaladı

CERN'in parçacık hızlandırıcı tünellerinde dolaşan bir hayalet var.

İçinde Süper proton sinkrotronSon olarak fizikçiler, içinde bulunan parçacıkların yolunu değiştirebilen ve parçacık araştırmaları için sorunlar yaratabilen görünmez yapının miktarını ölçtüler ve belirlediler.

İçinde meydana geldiği açıklandı Sahne alanıHareketli bir sistemin bir veya daha fazla durumunu temsil edebilen. Yapıyı temsil etmek için dört duruma ihtiyaç duyulduğundan araştırmacılar bunu dört boyutlu olarak görüyor.

Bu yapı olarak bilinen bir olgunun sonucudur. EkoBunları ölçebilmek ve ölçebilmek bizi manyetik parçacık hızlandırıcılarla ilgili küresel bir sorunu çözmeye bir adım daha yaklaştırıyor.

“Bu yankılarla birlikte parçacıklar tam olarak istediğimiz yolu izlemezler ve sonra uçup kaybolurlar.” fizikçi Giuliano Franchitti diyor ile GSI Almanyada. “Bu, ışını bozar ve istenen ışın parametrelerine ulaşmayı zorlaştırır.”

Rezonans, iki sistem etkileşime girdiğinde ve senkronize olduğunda ortaya çıkar. arasında ortaya çıkan bir yankı olabilir. Gezegen yörüngeleri Bir yıldızın veya diyapazonun etrafındaki yolculukları sırasında yerçekimi ile etkileşime girdiklerinde dönmeye başlarlar. Sempatik döngü Başka bir diyapazondan gelen ses dalgaları dişleriyle çarpıştığında.

Parçacık hızlandırıcıların kullanımı Güçlü mıknatıs Bu, parçacık ışınlarını fizikçilerin gitmesini istediği yere yönlendirmek ve hızlandırmak için elektromanyetik alanlar üretir. Zil sesi Mıknatıstaki kusurlar nedeniyle hızlandırıcıda meydana gelebilirler ve parçacıklarla sorunlu şekillerde etkileşime giren manyetik bir yapı oluşturabilirler.

Dinamik bir sistemin serbestlik derecesi ne kadar fazla olursa, matematiksel açıklaması da o kadar karmaşık hale gelir. Bir parçacık hızlandırıcısında hareket eden parçacıklar tipik olarak yalnızca iki serbestlik derecesi kullanılarak tanımlanır; bu, düz bir ızgara üzerinde bir noktayı konumlandırmak için gereken iki koordinatı yansıtır.

Buradaki yapıların tanımlanması, bunların yalnızca yukarıdan aşağıya ve soldan sağa boyutların ötesinde faz uzayındaki ek özellikler kullanılarak haritalanmasını gerektirir; Yani uzaydaki her noktanın haritasını çıkarmak için dört parametreye ihtiyaç vardır.

Bu, Araştırmacılar diyor kimühendislik sezgilerimizden kolayca kaçabilecek bir şeydir.

“Hızlandırıcı fiziğinde düşünme genellikle tek düzeydedir.” Franchitti diyor. Ancak rezonansın haritasını çıkarmak için parçacık ışınının hem yatay hem de dikey düzlemlerde ölçülmesi gerekir.

Kulağa basit geliyor ancak bir şeyi belirli bir şekilde düşünmeye alışkınsanız kalıpların dışında düşünmek çaba gerektirebilir. Rezonansın parçacık ışını üzerindeki etkilerini anlamak, bazı büyük bilgisayar simülasyonlarının yanı sıra birkaç yıl sürdü.

Ancak bu bilgi Franchitti'nin yanı sıra fizikçiler Hannes Bartosek ve CERN'den Frank Schmidt'in manyetik anomaliyi nihayet ölçmesinin yolunu açtı.

Süper Proton Sinkrotron boyunca ışın konumu monitörlerini kullanarak yaklaşık 3.000 ışının parçacık konumunu ölçtüler. Parçacıkların nerede merkezlendiğini veya bir tarafa saptığını hassas bir şekilde ölçerek, hızlandırıcıyı takip eden rezonansın bir haritasını oluşturmayı başardılar.

“En son keşfimizi bu kadar özel kılan şey, bireysel parçacıkların çift rezonansta nasıl davrandığını göstermesidir.” Bartosek diyor. “Deneysel sonuçların teori ve simülasyona dayalı olarak tahmin edilenlerle tutarlı olduğunu gösterebiliriz.”

Bir sonraki adım, hızlandırıcı rezonansının varlığında bireysel parçacıkların nasıl davrandığını açıklayan bir teori geliştirmektir. Araştırmacılar, bunun sonuçta onlara ışın bozulmasını azaltmanın ve mevcut ve gelecekteki parçacık hızlandırma deneyleri için gereken yüksek çözünürlüklü ışınları elde etmenin yeni bir yolunu sağlayacağını söylüyor.

Ekibin araştırması şu tarihte yayınlandı: Doğa fiziği.