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科学家将进行神秘'幽灵'粒子的探寻

2024-03-24 HelloWorld
科学家将进行神秘'幽灵'粒子的探寻

Source: BBC

一些物理学家长期以来一直怀疑我们周围世界中的神秘“幽灵”粒子可能会极大地推进我们对宇宙真实本质的理解。欧洲粒子研究中心Cern已批准一项旨在寻找这些粒子证据的实验。新仪器将比以往设备对此类粒子敏感度高出一千倍,它将通过将粒子撞击硬表面而不是像Cern的主设备大型强子对撞机那样相互碰撞来检测它们。目前的粒子物理理论被称为标准模型。它表示宇宙中的一切都由一个包括17种粒子(如电子、希格斯玻色子等著名粒子)以及鲜为人知但听起来非常美妙的魅力夸克、τ中微子和胶子在内的家族构成。一些粒子以不同的组合形式组成构成我们周围世界、天空中我们看到的恒星和星系的较大但仍然极其微小的粒子,而其他一些则参与自然力。但问题是:天文学家注意到天空中的一些现象,比如星系的运动方式,强烈暗示我们可以观察到的所有东西仅构成宇宙五分之一。

宇宙的其余部分,甚至全部都可以由“幽灵”或“隐藏”粒子组成。它们被认为是标准模型中17种粒子的幻影“分身。如果它们存在,它们非常难以检测,因为它们极少与我们熟知的世界互动。与大多数目前的实验相反,寻找隐藏粒子(SHiP)会将粒子撞向一个大块材料。这意味着所有粒子都会碎裂为更小的碎片,而不是其中的一些。该项目的首席“捉鬼人”、伦敦帝国学院的安德烈·高尔特文教授说,这一实验“标志着寻找隐藏粒子的新时代。SHiP有独特的可能性解决粒子物理学的一些重大问题,我们有望发现以前从未见过的粒子,”他说。

寻找幽灵粒子需要专门调整的设备。使用大型强子对撞机等常规实验,新粒子可以在距离碰撞点一米处被检测到。但幽灵粒子可以保持隐形并在散裂并显现之前行进几十甚至几百米。因此,SHiP的探测器被放置得远得多。帝国学院的米特什·帕特尔教授将这种新方法描述为“巧妙。这个实验真正吸引我的地方在于,这些粒子就在我们眼皮底下,但由于它们相互作用的方式,或者更确切地说是它们不相互作用的方式,我们从未能看到它们。克劳迪亚·阿迪达博士(一位Cern的物理学家)表示,SHiP将在Cern现有设施内建造。

Cern的其他实验将与SHiP同时运行,其中最大的实验是自2008年完成以来一直在搜索宇宙中失踪的95% - 花费37.5亿英镑建造的大型强子对撞机。迄今为止,它尚未发现任何非标准模型粒子,因此计划建造一个比现在大三倍、更强大的机器。未来环形对撞机的初步估算成本为120亿英镑。计划于2040年代中期开始,但在2070年之前将无法发挥出完全新的粒子探测潜力。相比之下,SHiP实验计划于2030年开始寻找新粒子,成本约1亿英镑,便宜约一百倍。但研究人员表示,需要采取各种方法来探索所有可能的选项,以便找到他们认为将导致物理学史上最重大突破之一的粒子。

似幻似真的幽灵粒子探寻,揭示未知领域,我们对宇宙的探索还在继续,科学的探索永无止境。

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来源:https://www.bbc.co.uk/news/science-environment-68631692 https://www.washingtonpost.com/news/speaking-of-science/wp/2018/07/12/in-a-cosmic-first-scientists-detect-ghostly-neutrinos-from-a-distant-galaxy/ https://www.vice.com/en/article/dyvnga/scientists-are-hunting-for-ghost-particles-from-space-under-the-south-pole
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