大型ハドロン衝突型加速器を再起動し、自然の第5の力を探す| 大型ハドロン衝突型加速器

The 大型ハドロン衝突型加速器 （LHC）は、3年間の休止の後、金曜日に再開され、神秘的な異常が第5の基本的な自然の力の存在を示しているかどうかに関する科学的な問題を解決することが期待されています。

不可解な結果 去年お話しました 彼は、20マイルの長さのコライダーが10年以上後に2番目の大規模な発見をすることができるという希望を再燃させました。 ヒッグス粒子。

「革命が来る可能性についてより楽観的にこのレースに参加している」と、昨年研究を担当したインペリアル・カレッジ・ロンドンの素粒子物理学者であるミッチ・パテル博士は述べた。

これまでのところ、ヒッグスを含むLHCで発見されたものはすべて、いわゆる 標準形。 これは1970年代から素粒子物理学の指導理論でしたが、暗黒物質の性質など、物理学の最も深い謎のいくつかを説明できないため、不完全であることが知られています。

だが、 LHCbの実験で収集されたデータ、スイスのCernにある4つの巨大粒子検出器の1つで、標準模型では説明できない方法で粒子が振る舞うことを示しているようです。

実験では、ビューティークォークと呼ばれる粒子の崩壊を調べました。これは、電子とそのより重いいとこであるミューオンに同じ速度で崩壊すると予想されます。 しかし、ビューティークォークはミューオンが15％少ないように見えます。これは、未知の要因（潜在的には新しい力）がスケールを傾けていたことを示しています。 上位候補の2つには、レプトクォークまたはZ素数と呼ばれる仮想の力を運ぶ粒子が含まれます。

「賭け金は非常に高い」とパテルは言った。 「私たちがそれを確認すれば、それは私たちが今まで見たことがないような革命になるでしょう-確かに私の人生では。あなたはそれを台無しにしたくないのです。」

2018年に昇進のためにLHCをシャットダウンする前に、チームは、偶然に発生する結果のオッズがおよそ1000であることを示すのに十分なデータを収集しました。 しかし、素粒子物理学のゴールドスタンダードは、3.5メートルの信頼水準ではるかに厳しいものです。これは、発見が発表される前に、より多くのデータが必要であることを意味します。 いくつかの未知の実験的欠陥が結果を説明する可能性があるという長年の可能性もあります。

「この結果を素粒子物理学者に示すとき、彼らの最初の本能は、新しい自然の力ではなく、「あなたたちはめちゃくちゃになっている」ということです」とパテルは言いました。 「私たち物理学者は、確実性を超えて反対側に出るのが好きです。」

昨年、期待は、最近の実験を含む他の実験で見られた標準模型を超える物理学のより興味深いヒントによって増加しました。 米国におけるFermilabの原因不明の結果。

大型ハドロン衝突型加速器のアトラス実験に取り組んでいるロンドン大学ユニバーシティカレッジのジョンバターワース教授は、「現在、一連の緩いフィラメントがあるようだ」と述べた。 「このレースや次のラウンドから何かが手の届くところにあるのではないかと思い始めました。」

LHCが標準模型を超える新しい科学を検出できなかった場合、それは失敗を表すものではないが、次にどこを見るべきかについての分野を「少し困惑させた」ままにするだろうとバターワースは述べた。

第3ラウンドは、コライダー内の陽子をより細かく高密度のビームに圧縮するように設計された追加の強力な磁石の設置を含むアップグレードの後、2026年まで実行される予定です。 これにより、加速器内での粒子の衝突率が高まります。つまり、科学者はまれなイベントをより正確に監視できるようになります。

「新しいアイデアを発見する可能性はまだ非常に大きいです」と、米国のデューク大学の実験素粒子物理学者であり、大型ハドロン衝突型加速器のアトラス実験に関する研究グループの共同議長であるAshutoshKotwal氏は述べています。私たちがこれまでに収集したデータは全体の10分の1に過ぎないということです。私たちが計画していることです。心を失うのは時期尚早です。」