Home » Articole » RO » Știință » Fizica » Mecanica cuantică » Experimentul ATLAS (LHC, CERN) transformă energia în materie conform ecuației E = mc2

Experimentul ATLAS (LHC, CERN) transformă energia în materie conform ecuației E = mc2

ATLAS Experiment (Afișare eveniment ATLAS care arată procesul Z+jet care are loc într-o coliziune plumb-plumb. În acest caz, bosonul Z este identificat prin descompunerea sa în doi muoni (linii roșii). Jetul poate fi văzut ca un set mic, colimat de turnuri albastre, înconjurat de conul verde transparent din imaginea inferioară. (Imagine: ATLAS Collaboration / CERN))

Large Hadron Collider experimentează celebra ecuație a lui Albert Einstein din relativitatea specială, E = mc2, pentru a transforma materia în energie și înapoi în materie, în cadrul experimentului ATLAS.

ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) este cel mai mare și mai genertal experiment de detectare a particulelor de la Large Hadron Collider (LHC), acceleratorul de particule de la CERN (Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară) din Elveția. Experimentul este conceput pentru a profita de energia fără precedent disponibilă la LHC și pentru a observa fenomene care implică particule extrem de masive, care nu au fost observabile folosind acceleratoare anterioare cu energie inferioară. ATLAS a fost unul dintre cele două experimente LHC implicate în descoperirea bosonului Higgs în iulie 2012. De asemenea, a fost conceput pentru a căuta dovezi ale teoriilor fizicii particulelor dincolo de modelul standard. Experimentul este o colaborare care implică aproximativ 3.000 de fizicieni din 183 de instituții din 38 de țări.

Anul trecut, în experimentul ATLAS de la LHC s-au observat doi fotoni care, ciocnindu-se, au produs doi fotoni noi. Anul acesta s-a descoperit că fotonii se pot uni transformându-se în alte particule: bosonii W, responsabile pentru forța slabă care guvernează dezintegrarea nucleară. Practic, acest experiment demonstrează că energia și materia sunt cele două fețe ale aceleiași monede. Practic, la energii mari, electromagnetismul și forța slabă sunt una și aceeași

ATLAS investighează multe tipuri diferite de fenomene fizice care ar putea deveni detectabile în coliziunile energetice ale LHC: modelul standard, bozonul Higgs, violarea simetriei sarcină-paritate, proprietățile cuarcilor, supersimetria, găurile negre microscopice, etc.

Conform site-ului ATLAS, când fasciculele de ioni de plumb se ciocnesc frontal în LHC, materia care cuprinde nucleele se topește și formează o plasmă de cuarc-gluon (QGP) la temperatură ridicată – o regiune extinsă de cuarci și gluoni care interacționează. Pe măsură ce jeturile de particule de mare impuls încearcă să traverseze această regiune, proprietățile lor energetice și radiative se schimbă prin interacțiuni cu QGP. Acest fenomen este cunoscut sub numele de stingerea cu jet. Studiul său poate ajuta fizicienii să înțeleagă proprietățile mediului și să ofere o nouă perspectivă asupra teoriei forței nucleare puternice (cromodinamica cuantică).

ATLAS a efectuat studii ample despre modul în care jeturile sunt stinse în QGP. Imaginea emergentă este că quarcii și gluonii pierd energie în mediu, fragmentându-se în mai puține particule cu un impuls ridicat. Energia rămasă este redistribuită de QGP și apare ca particule „termice” cu impuls redus pe o zonă largă în jurul jetului. De exemplu, studiile au arătat că impulsul total într-un jet este epuizat în raport cu așteptările din coliziunile proton-proton și că distribuția particulelor în interiorul jetului este modificată.

Cu toate acestea, o provocare în interpretarea acestor măsurători este că acestea sunt făcute după procesul de stingere – deci este imposibil să se spună dacă un anumit jet a traversat mediul. Acest lucru poate fi depășit prin studierea evenimentelor în care jetul este produs ca partener al unui foton de mare impuls, mișcându-se în direcții opuse în detector. Deoarece fotonii nu interacționează prin forța nucleară puternică, aceștia trec prin mediul QGP fără a fi afectați. Astfel, fotonii servesc ca „etichetă” sau ca experiment de control pentru impulsul jetului înainte de stingere. Fizicienii ATLAS au folosit anterior această caracteristică cheie pentru a măsura stingerea jetului și modificarea structurii jetului în evenimentele foton-jet folosind datele plumb-plumb înregistrate în 2015.

În noile rezultate lansate pe 25 august a.c. pe baza setului mare de date de coliziune plumb-plumb acumulat în 2018, cercetătorii ATLAS au aplicat aceeași strategie pentru a măsura stingerea jetului etichetată cu o altă particulă: bosonul Z. Similar evenimentelor marcate cu fotoni, un jet poate fi produs alături de un bozon Z care se descompune în particule (doi electroni sau doi muoni) care nu interacționează cu mediul QGP. Un exemplu al unui astfel de eveniment de coliziune poate fi văzut în Figura 1, unde un boson Z se descompune în doi muoni (linii roșii).

Fizica fenomenologică - Compendiu - Volumul 2
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 2

Un compendiu care se dorește a fi exhaustiv pentru domeniul fizicii, cu accent pe explicarea fenomenelor și aplicațiilor practice. O carte pentru studiul personal, concisă și ușor de citit, care clarifică aceste teorii ale fizicii, cel mai important domeniu al … Citeşte mai mult

$9,99$29,02 Selectează opțiunile
Fizica fenomenologică - Compendiu - Volumul 1
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 1

Un compendiu care se dorește a fi exhaustiv pentru domeniul fizicii, cu accent pe explicarea fenomenelor și aplicațiilor practice. O carte pentru studiul personal, concisă și ușor de citit, care clarifică aceste teorii ale fizicii, cel mai important domeniu al … Citeşte mai mult

$9,99$28,47 Selectează opțiunile
Mecanica cuantică fenomenologică
Mecanica cuantică fenomenologică

O introducere la nivel fenomenologic, cu un aparat matematic minimal, în mecanica cuantică. Un ghid pentru cine dorește să înțeleagă cea mai modernă, mai complexă și mai neconformă disciplină fizică, un domeniu care a schimbat fundamental percepțiile oamenilor de știință … Citeşte mai mult

$4,99$12,19 Citește mai mult

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *