اكتشف الفيزيائيون من جنوب إفريقيا علامات بوزون مادال الثقيل ، الذي يتفاعل مع المادة العادية والمظلمة

علامات البوزونات الثقيلة التي تزن حوالي 270 و 750 ج.ف. وفقًا لنتائج معالجة البيانات التجريبية من ATLAS و CERN. التوضيح من التقرير السنوي لمجموعة جنوب أفريقيا في CERN ل2015-2016، ص (22)

تجربتين منفصلتين كشف ATLAS ولولب مركب للميون (CMS) في مصادم هادرون الكبير في سيرن يعطي مبررات لنفترض وجود كتلة الجسيمات الأولية جديدة من حوالي 270 جيف . وفقًا لحسابات الفيزيائيين النظريين من جمهورية جنوب إفريقيا والهند والسويد ، بالنسبة للبوزون الجديد ، لا يتجاوز الانحراف المعياري عن التوقعات الرياضية في القيمة المطلقة ثلاثة سيغما ، أي احتمال أن تقع القيمة الفعلية التالية في فاصل الثقة هو 99.7٪.


تصور تجربة حقيقية على اصطدام بروتون واثنين من الميونات عالية الطاقة في الملف اللولبي المضغوط للميون. رسم توضيحي: Taylor L / McCauley T / CERN

تم اقتراح جسيم أولي جديد يسمى بوزون مادالا: "مادالا" تُترجم من الزولو على أنها "قديمة".

إذا تم تأكيد وجوده ، فإن هذا الجسيم سيقربنا من حل أحد أكبر أسرار الكون - ما هي المادة المظلمة. قد تصبح مادالا أول جسيم معروف قادر على التفاعل مع المادة المظلمة.


تحديد بوزون هيجز من البيانات التي تم الحصول عليها من كاشف ATLAS. رسم توضيحي من المقالة العلمية " البحث عن إنتاج زوج بوزون هيجز في الحالة النهائية لـ bb¯bb¯ من تصادمات pp عند √s = 8 TeV مع كاشف ATLAS"/ تعاون أطلس

مادالا يختلف اختلافًا كبيرًا عن بوزون هيجز ، الذي تم افتتاحه في نفس المصادم LHC في عام 2012. إن مادالا أثقل ، عندما تتحلل ، يتشكل بوزون هيجز. ولكن الأهم ، مادالا ، من الناحية النظرية ، تتفاعل مع المادة المظلمة.

" مادالا مهمة بالنسبة لنا . فهم الكون من خلال ذلك، يمكننا أن نجعل اتصال مع مسألة الظلام، - يشرح الأستاذ بروس ميادو (بروس ميادو) من مدرسة جامعة ويتووترسراند الفيزياء (جنوب أفريقيا)، المؤلف الرئيسي لهذا البحث - وحتى الآن، لم يكن لدينا كيان قادر على شيء من هذا القبيل. قد يكون هذا أول مرفق من هذا القبيل. "

كيف استنتج العلماء أن مادالا تتواصل مع المادة المظلمة؟ بسيط جدا. بما أن المادة المظلمة هي مرادف لـ "شيء غير مفهوم" ، فلا يمكن تفسير الطاقة غير المفهومة للبوزون إلا من خلال الاتصال بالمادة المظلمة. هذا تفسير بدائي ولكنه منطقي للغاية.

"شيء غير مفهوم" (نوع غير محدد من المادة ، أي مادة مظلمة غير الباريون) تمثل حوالي 26.8٪ من الكتلة المقدرة للكون . لا تشارك في تفاعلات قوية وكهرومغناطيسية ، ولكن يتم ملاحظتها فقط في تأثيرات الجاذبية. على الرغم من أن لا أحد يعرف ما هو ، يجب أن يكون موجودًا للامتثال للقوانين الفيزيائية في نسختهم الحديثة. وهذا "الشيء" كبير جدًا: للمقارنة ، تشكل المادة الباريونية 4.9٪ فقط من كتلة الكون .


ATLAS. : Claudia Marcelloni / CERN

لاختبار نظرية بوزون مادالا ، أتاح المشاركون في أطلس التعاون واتفاقية الأنواع المهاجرة نتائج تلك التجارب التي أكد فيها العلماء الأفارقة علامات على جسيم أولي جديد مع خطأ من ثلاثة سيغما. أجريت هذه التجارب في 2015 و 2016 لتأكيد الأنماط (فرضية Madal) الموجودة في البيانات التجريبية Run I ، أي قبل إغلاق المصادم LHC لمدة عامين ونصف في نهاية عام 2012. أكدت بيانات تجريبية جديدة فرضية Madal بموثوقية عالية. شاركت مادالا في مجموعة فيزياء الطاقة العالية (HEP) لمدة 35 عامًا مع 35 طالبًا شابًا وباحثًا من جنوب إفريقيا ودول أفريقية أخرى ، بمساعدة علماء فيزياء من جامعة Witwatersrand ، بالإضافة إلى زملاء من الهند والسويد.

تم عقد نشر بيانات تجريبية جديدة من ATLAS و CMS كجزء من المؤتمر الدولي الثامن والثلاثين في فيزياء الطاقة العالية ICHEP2016 ، الذي يعقد في شيكاغو من 3 إلى 10 أغسطس 2016.

يقول البروفيسور ميلادو إن المادة المظلمة هي الحدود الجديدة للفيزياء الحديثة. يتنافس العلماء في جميع أنحاء العالم على من يستطيع فهم ما هو عليه من قبل. أعلنت الصين واليابان عن خطط لبناء مصادماتهما الخاصة ، والتي ستساعد في تحديد جوهر المادة المظلمة والطاقة المظلمة.

يساعد بوزون مادالا في استكمال أو استبدال النموذج القياسي- بناء نظري في فيزياء الجسيمات الأولية يصف التفاعلات الكهرومغناطيسية والضعيفة والقوية لجميع الجسيمات الأولية. ساعد اكتشاف بوزون هيجز في سد الفجوة في النموذج القياسي ، لكنه لا يزال غير قادر على تفسير عدد من الظواهر الأخرى ، بما في ذلك وجود المادة المظلمة والجاذبية.

"الفيزياء الحديثة في مفترق طرق. يقول بروس ميلادو إن الوضع مشابه لأوقات أينشتاين وآباء ميكانيكا الكم . - لم تستطع الفيزياء الكلاسيكية تفسير عدد من الظواهر. ونتيجة لذلك ، كانت هناك حاجة إلى مفاهيم ثورية جديدة ، مثل النسبية والفيزياء الكمومية ، مما أدى إلى تكوين الفيزياء الحديثة ، كما نعرفها. "

إن اكتشاف Madala وغيرها من بوزونات W الثقيلة سيكون دليلاً على وجود قوى وجسيمات لم تكن معروفة من قبل. سيصبح تأكيد هذه الاكتشافات الأساس لصياغة نظريات فيزيائية أساسية جديدة.

وتجدر الإشارة إلى أنه في منتصف عام 2015 ، أعلن علماء الفيزياء من الأكاديمية المجرية للعلوم عن اكتشاف بوزون جديد آخر يزن 17 MeV (أثقل بـ 32.7 مرة من الإلكترون) ، وفقًا لنتائج تجارب LHC ، واكتشاف محتمل للتفاعل الأساسي الخامس. من الناحية النظرية ، يمكن أن يتفاعل هذا البوزون أيضًا مع المادة المظلمة. ذهب اكتشاف العلماء المجريين دون أن يلاحظه أحد حتى عام 2016 ، عندما تم تأكيد هذه الحسابات من قبل علماء الفيزياء النظرية من جامعة كاليفورنيا في ايرفين .

التقرير السنوي لمجموعة CERN South African 2015-2016 للحصول على معلومات حول البوزونات الثقيلة الجديدة ، انظر الصفحات 22-23

Source: https://habr.com/ru/post/ar397279/